KDS 31 90 55 산업환경설비 자동제어설비 설계

[전유현]

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설계기준 Korean Design Standard

KDS 31 90 55 : 2021

산업환경설비 자동제어설비 설계

2021년 2월 19일 개정

http://www.kcsc.re.kr

국가건설기준센터(KCSC)

건설기준 연혁

∙ 이 기준은 건설기준 코드체계 전환에 따라 기존 건설기준(설계기준, 표준시방서) 간 중복․ 상충을 비교 검토하여 코드로 통합 정비하였다.

건설기준	주요내용	제정 또는 개정 (년.월)
KDS 31 90 55:2016	∙건설기준 코드체계 전환에 따라 코드화로 통합 정비함	제정 (2016.6)
KDS 31 90 55:2019	∙한국산업표준과 건설기준 부합화에 따라 수정함	수정 (2019.4)
KDS 31 90 55:2021	∙건설기준 적합성평가연구 결과에 따라 개정함	개정 (2021.2)

	목 차
1. 일반사항 1 1.1 목적 1 1.2 적용 범위 1 1.3 참고 기준 1 1.4 용어의 정의 2 1.5 기호의 정의 3 1.6 시설물의 구성 3 1.7 해석과 설계원칙 3 1.8 설계 고려사항 3 1.9 신규기술적용 4 1.10 구조설계도서 4 2. 조사 및 계획 4 2.1 조사 및 계획 일반 4 2.2 조사 4 2.3 계획 4 3. 재료 6 3.1 재료 일반 6 3.2 재료 특성 6 3.3 제어 알고리즘 10 3.4 중앙 감시⋅제어설비 10 3.5 분산 제어 시스템(DCS) 11 3.6 직접 디지털 제어기(DDC) 시스템 16 3.7 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 시스템 17 4. 설계 20 4.1 생활폐기물 소각시설 20 4.2 생활폐기물 이송관로 및 집하시설 24 4.3 지역난방시설 31

1. 일반사항

1.1 목적

이 기준은 산업 환경 설비의 자동 제어 부분에서 필요한 최소한의 설계 지침을 제시함으로서 산업 환경 설비가 안정적이고 효율적으로 운영 되도록 하는 것을 목적으로 한다.

1.2 적용 범위

이 기준은 다음과 같은 산업 환경 설비에 대한 설계에 적용한다.

(1) 생활폐기물 소각시설의 자동제어설비 설계

(2) 하수처리시설의 자동제어설비 설계

(3) 열병합발전시설의 자동제어설비 설계

(4) 지역난방시설의 자동제어설비 설계

(5) 석유비축 및 송유관 시설의 자동제어설비 설계

(6) 가스공급시설의 자동제어설비 설계

(7) 수문 및 갑문설비의 자동제어설비 설계

(8) 생활폐기물 이송관로 및 자동집하시설의 자동제어설비 설계

(9) 중수처리시설의 자동제어설비 설계 등

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

KDS 31 90 05에 1.3.1 관련법규에 따른다.

1.3.2 코드 및 표준

1.3.2.1 대한민국 코드 및 표준

(1) KDS 31 90 05에 1.3.2 대한민국 코드 및 표준에 따른다.

(2) 이 기준은 국제 전기 기술위원회(IEC: International Electrotechnical Commission)의 규격을 적용할 수 있으며, 이 기준에 표시되지 않은 공통적인 표준은 산업환경설비 설계 일반사항(KDS 31 90 05)의 적용기준과 참고기준에 따른다.

1.3.2.2 국제 코드 및 규격

(1) KDS 31 90 05에 1.3.2 국제 코드 규격에 따른다.

(2) 국내기준과 해외 중요기준(IEC, NEC)의 내용이 상충되는 경우 국내의 법규에서 정한 경우가 아닌 항목에 대하여는 해외 기준이 기술적으로 타당한 경우에 이를 적용할 수 있다.

1.3.2.3 기타

KDS 31 90 05에 1.3.2.3 기타에 따른다.

1.4 용어의 정의

감시제어시스템(Monitoring & Control System): 유⋅무선통신을 이용하여 구내 설비 및 원격지 설비를 감시제어하기 위한 감시제어설비 일체를 말한다.

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition, 감시 제어 및 데이터 취득): 아날로그 또는 디지털 신호를 사용하여 원격장치의 상태정보 데이터를 원격장치(Remote Terminal Unit)로 수집, 수신⋅기록⋅표시하여 중앙 제어 시스템이 원격 장치를 감시 제어하는 시스템을 말한다.

CCMS(Central Control & Monitoring System, 중앙 제어 감시 시스템): 개별 기기의 운전 상태에 대한 감시와 제어기능을 중앙에서 일괄 조작을 통해 수행하는 제어 및 감시 시스템이다.

RCS(Remote Control Station, 원격 제어 스테이션), RTU(Remote Terminal Unit, 원격 단말 장치): RCS와 RTU는 논리 연산부, 제어부, 입･출력모듈, 통신모듈, 전원모듈 등으로 구성되며, 기본기능으로 원격 주요지점에 대한 감시제어를 유⋅무선 통신설비를 이용 중앙조정실에서 감시제어 및 통계⋅기록업무가 수행되도록 한다. 또한 전체 설비의 효율적 관리를 위하여 설비 간에 유선 또는 무선을 통한 상호 데이터 통신이 가능하도록 해야 한다.

SCADA서버: RCS와 RTU로부터 입출력 구동기(I/O Driver)를 통한 데이터 통신으로 설비의 감시 및 제어를 수행하는 서버 컴퓨터를 말한다.

데이터베이스(Database): 논리적으로 연관된 하나 이상의 자료의 모음으로 그 내용을 고도로 구조화함으로써 검색과 갱신의 효율화를 꾀한 것이다. 즉 여러 개의 자료를 조직적으로 통합하여 자료 항목의 중복을 없애고 자료를 구조화하여 저장시켜 놓은 자료의 집합체를 말한다.

DB(Database)서버: SCADA 서버에 의해 수집된 프로세스 정보를 데이터베이스화하여 관리자 및 운영자에게 필요한 정보를 제공하며 기타 응용프로그램으로 분석, 통계 등의 계산 기능을 수행하는 서버 컴퓨터를 말한다.

DCS(Distributed Control System, 분산 제어 시스템): 하나의 중앙처리장치(CPU)를 여러 개의 작은 중앙처리 장치로 나누어 기능별로 분리하여 각 플랜트(공정)에 알맞은 단위 서브시스템으로 분리하고 각 소단위 시스템에서는 각각의 주어진 역할을 수행하며, 상호간에 통신 네트워크로 연결하여 분산 설치된 시스템을 말한다.

DDC(Direct Digital Controller, 직접 디지털 제어기): 아날로그 조절기 대신에 마이크로컴퓨터의 제어 로직에 의하여 조작부를 움직이는 제어 장치로서 각종 검출기로부터의 전자적 신호(Analog)를 받아 수치화(Digital)하여 이 수치에 대한 수리적 연산을 하는 장치이다.

PLC(Programmable Logic Controller, 프로그래머블 로직 컨트롤러): 기존 현장 제어반 내 릴레이, 타이머, 카운터 등의 유접점을 결선(Hard Wiring)으로 구성하는 방식을 프로그램(Soft Wiring)방식으로 대체시켜, 단위설비들에 대한 시퀀스제어가 가능하며 중앙 집중형 네트워크를 구성하여 신호를 전송하여 운영하는 시스템을 말한다.

HMI(Human Machine Interface, 사용자 기계 인터페이스): PLC의 고기능화와 개방형 DCS 또는 SCADA의 도입확대로 인하여 사람, 즉 유저와 기계를 인터페이스 하는 데 좀 더 효율적으로 접근하고 변화에 응답하기 편하게 설계된 소프트웨어 툴을 말한다.

프로토콜(Protocol)

(1) 컴퓨터 또는 기기들 간의 정보교환을 원활하게 하기 위하여 정한 여러 가지 통신규칙과 방법에 대한 약속, 통신의 규약을 의미한다.

(2) 일반적으로 기종(機種)이 다른 컴퓨터는 통신규약도 다르기 때문에 기종이 다른 컴퓨터 간에 정보통신을 하려면 표준 프로토콜을 설정하여 각각 이를 채택하여 통신망을 구축해야 한다.

필드버스(Field Bus): 기존의 여러 가닥의 케이블로 접속된 하부기기를 하나의 통신선으로 연결하는 네트워크 기술로 입출력용 제어기기가 생산현장에 분산되는 형태를 취한다고 해서 생산현장을 위미하는 “필드”와 “통신”을 의미하는 “버스”를 합하여 필드버스라고 한다.

CAN버스(Controller Area NetWork Bus): 자동차 배선의 한계를 극복하기 위해 Bosch사가 1980년대 중반에 개발한 CAN 버스는 자동차 어플리케이션뿐만 아니라 산업용 장치 네트워킹 프로토콜로서도 이용할 수 있다.

1.5 기호의 정의

(1) KDS 31 90 05에 기호의 정의의 도서 작성기준을 따른다.

(2) P&ID에 표시되는 계기 및 부호는 ISA-S5.1에 기초하여 작성한다.

(3) 제어 전개도(Schematic Diagram)는 ISO 14617-5 : 2002의 인식 기호에 따라야 한다.

(4) 순차 및 논리도는 IEC 848의 심벌에 따라 작성되어야 한다.

1.5.1 사용단위 기호

KDS 31 90 05에 1.5.1 사용단위 표기법의 도서 작성기준을 따른다.

1.6 시설물의 구성

해당사항 없음

1.7 해석과 설계원칙

해당사항 없음

1.8 설계 고려사항

해당사항 없음

1.9 신규기술적용

KDS 31 90 05의 기준에 따른다.

1.10 구조설계도서

해당사항 없음

2. 조사 및 계획

2.1 조사 및 계획 일반

감시⋅제어설비는 대상 시설의 시설용량 및 운영형태, 처리방식, 장래의 확장성, 경제성 등을 충분히 검토하여 최적의 설비로 선정한다. 또한 감시⋅제어설비 구축에 있어서 아래의 사항에 관하여 항목별로 검토하고 이들을 종합적으로 판단하여 그 시설에 적합한 시스템을 구성해야 한다.

2.2 조사

(1) 사전조사

① 설계조건(이용 가능한 기존 기술과 향후 신기술의 타당성) 검토

② 유틸리티 계획 및 열․물질수지의 타당성 검토

③ 제어실의 위치와 소요 건축면적의 요구조건

④ 공정상의 요구사항

⑤ 시공조건(공정의 실현 가능성과 제어모델의 우열성 등) 타당성 검토

⑥ 운전조건, 경제성

⑦ 사업장규모, 처리방식, 관리형태 등에 대하여 조사하여 대상 처리시설의 유지관리에 적정한 방식을 검토한다.

⑧ 중앙조정실에서 처리해야 할 제어항목, 설정항목, 데이터 관리항목 등에 관하여 조사한다. 감시⋅제어의 형태, 제어기능의 분담범위에 대해 검토하고 각 설비 및 처리상황을 정확하고 효율적으로 파악하기 위하여 필요한 항목을 선정한다.

2.3 계획

(1) 계획 및 방침

① 당해 설비 종합계획 및 이와 여과된 공정, 토목, 건축, 기계, 전기 분야와의 연계성 계획 및 방침

② 각 공정별 설계온도, 설계압력, 정상운전 온도, 정상운전 압력 및 정상운전조건, 제어시스템 장치 습도조건

③ 검출부의 방식 및 위치선정, 프로토콜의 선정, 제어방식, 공정별 운전 방법, 안전성 등 (필요시 향후 확장성에 대해 설명)

④ 신기술 적용 가능성

(2) 주요 시공 계획

(3) 주요 자재 사용 계획

(4) 시공 공정 계획

(5) 시스템 구축 계획

① 주요시스템 운영 계획

② 통신망 구성 및 하드웨어 설치(네트워크 포함) 계획

③ 백업 및 보완 대책

2.3.1 구성기기

사업장의 동별 RCS 배치계획에 의해 전송장치, 전원설비, 제어장치의 기능분산, 설치분산화에 대하여 계획한다.

2.3.2 시스템의 신뢰성

감시⋅제어 시스템은 대상시설을 안정적, 효율적으로 운전하는데 필요하므로 시스템 가동률을 높게 하여 이상 발생 시에도 안정한 운전을 계속할 수 있어야 한다. 또한 대체수단이 강구된 시스템이 요구된다.

2.3.3 시스템의 개방형 구조

시설의 확장성, 유동성 및 유지보수 등의 변동요소가 많으므로 이에 대비하여 감시⋅제어설비도 확장 및 변경이 용이하도록 하드웨어와 소프트웨어의 구조는 개방형으로 계획해야 한다.

2.3.4 전체설비의 부합성

전체계획 안에서 경제성을 고려하여 초기에 어느 정도의 기능을 필요로 하지만 증설 시 가동시설의 영향, 타시설과 연계할 수 있도록 계획해야 한다.

2.3.5 통합운영

통합운영을 위한 감시⋅제어항목의 선정, 네트워크 구성방식, 공정자동화 사항을 정확히 파악하여 통합운영센터에서 통합운영이 가능하도록 계획해야 한다.

2.3.6 감시⋅제어설비 선정

감시⋅제어설비는 유지관리가 편리하고 확장이 용이하며 안정성과 신뢰성이 확보된 경제적인 시스템으로 한다.

2.3.7 시스템의 신뢰성 확보 방안

(1) 제어장치의 분산설치

① 분산설치: 공정마다 분산설치하면 신뢰성은 높게 되지만 경제성이 떨어지기 때문에 사업장 시설규모에 맞추어 고장에 의한 영향범위를 최소화 하도록 분산설치를 계획한다.

② 증설시 대응: 증설 시 기 설치된 자동제어기기와 연관되는 경우에 정지가 필요하므로 이 경우 수동운전을 할 수 있도록 구성하여 처리능력을 최소한으로 유지할 수 있도록 고려한다.

(2) 중요설비의 이중화
중앙 감시⋅제어설비의 주 컴퓨터, 통신선로, RCS(원격제어시스템)의 CPU(중앙처리장치), 통신장치 및 기기의 전원부 등 중요부분에 대한 이중화 구성을 해야 한다.

(3) 전원 공급 장치

① 전원 공급은 무정전 전원장치를 사용하고 이들의 용도, 목적 및 사업장의 크기에 따라 통합 전원장치 혹은 개별 전원장치를 사용한다.

② 전원의 구분은 감시⋅제어설비의 현장제어설비, 계장부, 릴레이부 등을 그룹마다 분할하여 신뢰성을 확보하도록 별도의 전원 배전반을 설치한다.

3. 재료

3.1 재료 일반

(1) 본 기준에서는 산업 환경 설비 내의 다양한 통신 중에서 상호 호환성에 가장 영향을 많이 미치는 메인 백본망의 프로토콜에 대해 기준을 제시한다.

(2) 프로토콜은 KS 규격을 갖춘 공용 프로토콜(Open Protocol) 선택을 원칙으로 하며 나머지는 보조적인 통신망으로 선택하는 것으로 기준을 제시한다.

3.2 재료 특성

3.2.1 PROFINET / PROFIBUS

(1) 개요

① PROFIBUS는 독일의 지멘스 주도로 시작되었으며, PLC 기반의 공장자동화 분야에 많이 사용되다가 점차 시스템분야로 사용 범위가 확장되고 있다.

② IEC 국제표준이자 KS 표준이며 일반 필드버스용의 PROFIBUS-DP와 공정제어용인 PROFIBUS-PA, 그리고 산업용 이더넷인 PROFINET 등의 종류가 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① 공통: KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② PROFIBUS-DP: KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type3 CP3/1

③ PROFIBUS-PA: KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type3 CP3/2

④ PROFINET: KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type10

3.2.2 EtherNet/IP

(1) 개요
Ethernet (IEEE 802.3)에 기초를 두고 있으며 전송 계층으로 TCP/IP와 UDP/IP를 사용한다. IEC 국제표준이자 KS 표준이며 현재 공장자동화와 기업용 네트워크 등으로 다양하게 사용되고 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type2 CP2/2

3.2.3 EthernetCAT

(1) 개요
독일의 PC기반의 자동화 전문업체인 Beckhoff Automation가 제안하였으며 IEC 국제표준이자 KS 표준이다. 공작 기계 및 산업설비, 빌딩 도시 제어 등의 분야 등에 적용되고 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2(산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type12

3.2.4 RAPIEnet

(1) 개요
국내기업(LS산전)에서 제안하여 KS 표준뿐만 아니라 IEC 국제표준으로 등록된 산업용 통신망이다. 이더넷 기반의 실시간 데이터 전송을 보장한다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2/5-17 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일, 제5-17부: 필드버스 설치 - CPF 17 설치 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type21

3.2.5 CC-Link

(1) 개요
일본의 미쓰비시社에 의해 제안되었으며 IEC 국제표준이자 KS 표준이다. 반도체 전자부품, 자동운반, 전기기기, 화학 분야 등에서 사용되며 2014년에는 이더넷 기반 CC-Link IE까지 국제표준으로 등록하여 실시간 산업용 네트워크까지 갖추게 되었다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type18

3.2.6 DeviceNet

(1) 개요
독일 보쉬社에 의해 차량 네트워크용으로 먼저 개발된 CAN(Controller Area NetWork)통신에 기반을 두고 있으며 다시 Allen-Breadley사에 의해 DeviceNet으로 개발되어 ODVA(Open DeviceNet Vendors Association) 협회로 기술 이관 된 산업용 네트워크이다. IEC 국제표준이며 공장자동화 분야에 널리 적용되고 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type2 CP2/3

3.2.7 Ethernet POWERLINK

(1) 개요
호주 기업인 B&R에 의해 제안되었으며 프로토콜 개발 소스를 완전 공개한 IEC 국제규격의 실시간 이더넷(Real Time Ethernet) 통신이다. 동작 제어(Motion Control) 분야에서 많이 쓰인다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2/5-13 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일,제5-13부: 필드버스 설치 - CPF13 설치 프로파일

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type13

3.2.8 BACnet

(1) 개요
건물 자동제어 분야에서 가장 널리 사용되는 표준 프로토콜로서 KS 규격(KS F ISO 16484-5)으로도 제정이 되어 있다, 건물 자동화 및 제어통신망에서 가장 우선적으로 설계에 고려되어야 할 통신 표준규격이다.

3.2.9 LonWorks

(1) 개요

① LonWorks는 에쉴론(Echelon)사가 처음으로 제안하였으며 이후에도 계속적인 기술표준 관리와 규격 확장 등으로 네트워크의 보급과 사업 활성화를 주도하고 있는 제어용 네트워크 시스템이다.

② LonWorks는 네트워크 구성의 토폴로지가 자유로운 편이기 때문에 향후 네트워크 구성의 변경 또는 네트워크 노드 수의 확장 시에 상대적으로 유연하게 대응할 수 있는 반면 개별적인 론 디바이스의 제품 단가가 다소 높아질 수 있는 내재적인 요소가 존재한다.

(2) 상호 호환성
LonWorks의 상호 호환성 확보를 위해서 론마크 인터내셔널에서 인증한 론마크(LonMark) 인증 제품을 사용해야 한다.

3.2.10 Modbus

(1) 개요

① 1979년 모디콘(Modicon)사에서 개발된 프로토콜로서 오랜 기간 동안 산업 제어 현장에서 널리 사용되어 그 성능이 입증된 개방형 프로토콜이다. 마스터/슬레이브 통신 방식이며 그 구조의 단순함으로 인해 하드웨어, 소프트웨어적으로 개발 비용이 상대적으로 적게 들면서도 기본 통신 기능에 충실하다는 것이 장점이다.

② Modbus 역시 다양한 통신매체를 선택할 수 있으며 최근에는 Modbus TCP를 이용한 방식이 널리 사용되고 있다.

(2) 상호 호환성
Modbus는 다음과 같은 Public Function Code를 가지며 이중에 최소 다음의 8개 Function Code는 필수로 지원해야 기기 간 원활한 통신이 가능하다. Modbus Poll의 무료버전 프로그램을 이용하면 이들 필수 Function Code의 지원여부는 판별할 수 있다.

01: Read Coil Status

02: Read Input Status

03: Read Holding Register

04: Read Input Registers

05: Force Single Coil

06: Preset Single Register

15: Force Multiple Coils

16: Preset Multiple Registers

3.2.11 OPC

(1) 개요

OPC(OLE for Process Control)는 마이크로소프트의 OLE 및 COM/DCOM 기술에 근거한 산업용 표준 네트워크이다. 일종의 미들웨어격인 OPC서버를 중간에 두고 HMI와 제어 컨트롤러와 필드 디바이스 간에 통신을 수행한다.

HMI 입장에서는 서로 다른 공급업체의 제어 기기나 센서 장비들에 종속되지 않게 되므로 상위 어플리케이션 구성에 더 집중할 수 있게 되어 산업 현장에 적합한 전용의 화면 구성이 용이하게 된다. 또한 소프트웨어 개발에서 통신과 관련된 개발비용이 줄어들게 되어 HMI 제작비용 자체도 줄어들게 된다.

(2) 상호 호환성

OPC도 OPC Foundation을 통해 인증을 주기는 하지만 OPC의 상호 화환성은 사실상 OPC서버에 의해 결정되게 된다. 그러나 OPC서버는 HMI업체도 컨트롤러, 디바이스 업체도 아닌 또 다른 전문 업체에서 제공하게 되므로 상호 호환성을 위해서는 OPC서버 선정에 신중해야 한다.

거기에 대한 판단기준은 해당 산업분야에 주요 컨트롤러, 디바이스에 대한 OPC 통합 실적이 오랜 기간 많이 쌓여 있는지 특히 나중에 확장이 예상되는 기기들과의 호환이 가능한지 사전에 확인하는 것이 중요하다.

3.3 제어 알고리즘

산업 환경 설비의 제어를 위하여 건축기계설비 설계기준의 제3편 자동제어설비의 제어 알고리즘들은 기본적으로 적용 가능해야 한다.

3.4 중앙 감시⋅제어설비

3.4.1 CCMS

CCMS는 운영자가 시설을 운영하는 데 필요한 시설물의 운영 상태와 제어정보를 제공하며 기본기능은 다음과 같다.

아날로그 및 디지털 데이터 표시

설비의 운전모드 변경, 제어 루프의 설정 값 조정

실시간 트렌드 및 이력 트렌드의 표현

알람 설정 및 표시

공정변수 테이블 표시 및 각종 설비의 조작 기능

각종 설비의 동작상태 표시

CCMS는 워크스테이션과 이에 부속되는 LED 모니터, 키보드, 마우스 등으로 구성되어 현장 감시⋅제어설비의 I/O 모듈과 제어기능을 사용하여 현장 설비들을 중앙에서 조작하고 감시하는 기능을 제공한다.

CCMS는 최소한 다음의 디스플레이 화면을 제공해야 한다.

개별 관제점(Point) 화면

그룹(Group) 화면

개요(Overview) 화면

트렌드 화면

3.4.2 공정화면의 구성

공정화면은 감시대상 시설물의 운영상태를 종합적으로 표시하는 개요(Overview) 화면을 갖추어야 하며 모든 관제점에 대하여 알람조건, 설정값의 편차, 아날로그 형태의 설정값 및 현장 지시값을 나타낼 수 있어야 한다. 한 화면에 표시할 수 있는 관제점의 수는 최소 100 포인트에서 최대 250 포인트까지 표현 가능하여야 하며 운영자가 필요시 Overview 화면에서 해당 Group 화면을 직접 호출할 수 있는 기능을 가져야 한다.

그래프(Graph) 화면은 아날로그나 디지털 입출력과 같은 제한된 수량의 관제점에 대한 표시기능을 갖는다. 공정 측정값, 설정값 및 제어 출력값과 같은 각 관제점에 관련된 정보가 표현 가능하여야 하며 관제점 아이디, 관제점 설명, 알람상태, 제어모드, 공업단위와 디지털 형태의 공정상태 및 설정상태가 표현 가능해야 한다. 모든 관제점은 운영자가 쉽게 검색이 가능하여야 하고 적절하게 설정값을 변경하고 출력값을 조정할 수 있어야 한다.

트렌드 화면은 차트 형태로 최소 8개 이상의 측정값들을 동시에 한 화면에 표시할 수 있어야 하며 이력데이터는 DB에 저장되어야 하고, 표시되는 트렌드의 설정시간은 사용자가 편리하게 조정할 수 있어야 한다.

사용자 그래픽 화면은 공정계통과 제어계통을 표시할 수 있어야 하며 숫자, 문자, 실시간 디지털 데이터와 아날로그 상태도를 한 화면에 표시해야 한다. 각 화면의 구성은 사용자 친화적인 형태로 작성되어야 하며 그래픽 빌더 프로그램은 최소 256컬러 이상의 선택 가능한 색상을 제공하여야 하고 기본부호 및 심벌에 대한 라이브러리를 제공하여 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 해야 한다. 시스템은 최소 125 화면이상의 그래픽 디스플레이 화면을 구성할 수 있어야 한다.

표준 알람 화면은 발생된 알람을 발생시각, 알람등급, 알람설정값 등과 함께 표현할 수 있어야 한다.

3.5 분산 제어 시스템(DCS)

3.5.1 일반사항

DCS는 마이크로프로세서를 기반으로 하여 다음과 같은 기능을 수행하도록 구성되어야 한다.

데이터 취득

조정(Regulatory) 제어

고급 조정(Advanced Regulatory) 제어

고급(Advanced) 제어

시퀀스 및 배치 제어

사용자 인터페이스

대화형(InterActive) 그래픽 디스플레이

데이터의 취득 저장 보고서를 위한 데이터베이스

프로세스 알람 및 시스템 진단 알람

DCS는 시스템의 융통성과 확장성을 지원하여 광범위한 시스템의 구성이 가능하도록 모듈구조로 구성될 수 있어야 한다.

DCS는 시스템의 통합(Integrity)과 보안(Security)을 보장하기 위하여 통신링크와 하드웨어가 이중화되도록 구성되어야 하며 장애발생 시 자동으로 절체되고 제어동작에 영향을 미치지 않아야 한다.

3.5.2 조정 제어(Regulatory Control) 요구조건

조정 제어 시스템은 사용자가 프로그램을 하지 않아도 콘솔을 통하여 실행할 수 있는 융통성 있는 태스크들로 구성된다. 제공되는 시스템은 조정 제어시스템의 하나 이상의 알고리즘이나 프로그램을 이용하여 다양한 기능들을 수행할 수 있어야 한다.

고급언어나 함수 블록(Function Block)을 사용하여 제어구성이 프로그램 되어 질 수 있어야 하며, 내부 메모리(ROM)이나 외장형 매체를 통하여 전원이상이나 통상적인 유지보수 또는 컨트롤러의 탈, 부착 등의 상황을 대비하여 프로그램을 복원(Restore)할 수 있어야 한다.

3.5.3 이산 제어(Discrete Control) 요구조건

이산 제어 기능이 조정 레벨에서 요구된다. 제공되는 시스템은 최소한 이산 변수를 기반으로 qn(부)울로직과 컨트롤 기능 및 알람경보를 수행할 수 있어야 하며 디지털 출력을 다른 연속적이거나 비연속적인 알고리즘을 통해 현장으로 보낼 수 있어야 한다.

3.5.4 시퀀스 제어

시퀀스 제어는 사용자의 요구를 충족하는 응용프로그램을 생성할 수 있어야 하며 이 프로그램은 조정 제어나 입력모듈 데이터에 대해 접근할 수 있어야 한다. 또한 조정 제어와 마찬가지로 사용자가 운영콘솔을 통하여 시퀀스제어 기능과 상호작업이 가능해야 한다.

3.5.5 제어시스템 소프트웨어 요구조건

시스템 소프트웨어는 사용자가 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치스크린 등의 장치를 통하여 시스템을 구성할 수 있어야 하며 다음의 언어들이 제공 되어져야 한다.

펑션블럭

FIF(Fill in the form)형태의 PID 컨트롤러나 배치제어 언어와 같은 특수한 형태로 커스터마이징(Customizing)된 문제 지향적(Problem-oriented) 언어

펑션블럭이나 문제 지향적 언어와 유지관리에 호환이 되는 컨트롤 알고리즘을 디자인 할 수 있는 고급언어

시스템 소프트웨어는 제어기능을 구현하기 위해 여러 가지의 기능모듈을 사용할 수 있어야 하며, 제어기능 라이브러리(Library)는 최소한 다음 모듈들을 내장하고 있어야 한다.

입력 스캔(Scan), 평활 및 엔지니어링 단위의 변환, 데이터 취득 및 신호 처리 모듈

리미트 체킹 및 알람모듈

조정 제어를 위한 연속제어모듈

부울로직 적용을 위한 시퀀스제어모듈

컨트롤러와 다른 DCS의 구성품과의 신호전송을 위한 통신모듈

3.5.6 알람

알람 모니터링은 시스템장애나 프로세스알람에 대하여 수행되어진다. 모든 알람은 사용자의 모니터에 색상변환을 통하여 표시되어야 한다. 시스템은 각 알람에 대해 음성이나 영상신호를 통해 현재 표시되는 스크린의 내용에 관계없이 사용자에게 알려주어야 한다. 개별 포인트의 알람조건은 그룹이나 개별적으로 표시될 수 있어야 하며 알람인지 결과를 쉽게 표시할 수 있어야 한다.

시스템 내에는 다음과 같은 알람타입이 제공되어야 한다.

절댓값 HH, H, L ,LL 및 각 관제점의 설정 값에 대한 Hi-Lo 변위값

시스템 진단알람

트랜스듀서(Transducer)의 범위 이상 알람

알람이 발생된 순서대로 표시할 수 있어야 하며 발생시간을 순서적으로 표시할 수 있어야 한다.

프로세스 운영의 중요도에 따라 알람의 우선순위를 설정할 수 있어야 한다.

사용자가 알람을 개별적으로 혹은 발생위치별로 억제하는 기능을 갖고 있어야 한다.

3.5.7 로그 및 리포트 기능

로그의 발생과 수정을 위하여 보고서 생성기능을 구비하고 있어야 한다. 로깅과 리포트 기능은 컨트롤 프로그램이나 사용자 요구, 혹은 스케줄에 의해 기동되어지며 시스템 내의 모든 관제점은 로깅과 리포팅할 수 있어야 한다.

3.5.8 입출력(I/O) 카드

I/O카드는 이산(Discrete)신호와 다양한 아날로그 신호를 수용할 수 있어야 한다.

I/O카드는 유사한 형태의 다중 입출력(Multiple I/O) 채널을 지원하여야 하며 특정채널의 동작이상이 다른 채널에 영향을 미치지 않아야 한다.

3.5.9 외부기기와의 인터페이스

제공되는 시스템은 외부 컨트롤시스템과 인터페이스가 가능해야 한다. 이 시스템들은 디지털 신호를 사용하므로 RS-232, RS-485, RS-422 및 각종 Field bus, Modbus 등 특정 기기와 인터페이스 할 수 있는 기능을 갖추어야 한다.

3.5.10 통신 시스템 요구사항

통신시스템은 이중화된 산업용 디지털 통신링크로 구성되며 광케이블, 동축케이블 또는 트위스트 페어케이블을 사용하여 I/O모듈, 제어모듈, 운영자 스테이션 간 고속의 데이터 전송기능을 제공해야 한다.

통신시스템은 다음과 같은 필수기능을 제공해야 한다.

현장 컨트롤러, 운영용 컴퓨터, 기타 부속시스템 간 공정데이터 제어데이터 인터록 상태의 정보 전송기능

감시⋅제어를 목적으로 운영자 스테이션이나 감시⋅제어용 서버로부터 설정값 변경 명령, 운영모드, 제어값 변경 등의 정보를 현장 컨트롤러와 교신하는 기능

운영자 스테이션과 현장 컨트롤러 간 제어 알고리즘, 구성 튜닝 파라미터, 사용자 프로그램 등을 업로드 및 다운로드할 수 있는 기능

시스템 구성 설비들 간의 대용량 데이터 블럭(콘솔 Display, 히스토리컬 트렌드, 로그 등)의 전송

시스템 내 모든 요소간의 실시간 동기화

3.5.11 데이터 네트워크 이중화

이중화된 데이터 네트워크는 자동 장애처리(Failover) 기능과 시스템 진단 알람을 생성하는 기능을 가져야 하며 Failover 시 데이터나 명령의 손실이 발생되지 않아야 한다. 진단과 절체에 소요되는 시간은 최소 스캔타임을 초과하지 않아야 하며 시스템 운영 소프트웨어 에 의해 주기적으로 데이터 네트워크의 성능이 진단되어야 한다.

3.5.12 시스템 응답 시간

전체 시스템의 응답시간은 시설물의 연속제어가 가능하도록 신속하게 응답해야 한다.

3.5.13 24V 전원공급

개별 장치에 공급되는 24 V 전원공급 장치는 시스템 랙에 이중으로 설치되어야 하며 주전원과 예비전원은 항상 가동되도록 해야 한다. 전원공급 장치는 설비가 가동 중에 유지보수를 위하여 한쪽을 분리하여도 전체 시스템에 영향을 주지 않아야 한다.

3.5.14 랙과 캐비닛

현장에 설치되는 랙은 NEMA(National Electric Manufacturers’ Association) 4X 또는 IP65 이상의 방수기능을 갖도록 하여야 하며 위험지역에 설치되는 캐비닛은 UL(Underwriters Laboratories Inc)의 요구조건을 만족해야 한다.

I/O 캐비닛에 설치되는 카드가 열을 발생하는 경우 환기설비나 냉각장치를 설치해야 한다. 환기 및 냉각설비가 설치되더라도 캐비닛은 MEMA 4X 및 IP65의 방수규격을 만족하여야 하며 그렇지 못한 경우 실내에 설치해야 한다.

3.5.15 진단기능

시스템은 동작 중인 구성품의 장애를 감지할 수 있는 프로그램 라이브러리를 포함하여야 하며 진단동작은 시스템이 가동을 시작할 때와 가동 중에 주기적으로 수행되어져야 한다.

진단동작 중에 장애를 감지한 경우 상세한 알람내용이 표시되고 이중화된 구성품으로 충돌 없이 기능의 절체가 이루어져야 한다.

3.5.16 시스템 소프트웨어와 데이터베이스 백업

시스템은 계획된 정전이나 계획되지 않은 정전 등 비상사태에 대비하여 모든 데이터를 자동 혹은 사용자 필요에 따라 보존할 수 방안을 가지고 있어야 한다. 제작자 제공 소프트웨어, 컨트롤 데이터베이스, 사용자 작성 프로그램, 소스코드, 데이터파일, 그래픽파일 등 제어를 위한 모든 소프트웨어들은 백업을 실시할 수 있어야 한다.

대용량 장치에 의한 데이터백업은 다른 장치에서 사용 가능하도록 분리가 가능하여야 하며 정상운전 상태에서 백업은 시스템의 성능에 영향을 미치지 않아야 한다. 기능을 상실한 시스템을 복구하기 위하여 모든 시스템은 대용량 저장장치로부터 리로드가 가능해야 한다. 제작자는 제안하는 시스템의 리로드 시간을 명시해야 한다.

3.5.17 시스템 리던던시

제작자는 시스템 제안 시 제안된 시스템의 리던던시에 대하여 자세하게 기술하여야 하며 특정 제어공정에 적합한 최적의 경제성을 갖는 구성방안을 제시해야 한다.

DCS의 필수 구성품은 하드웨어나 소프트웨어장애 시 공정에 지장이 발생하지 않도록 완전히 이중화된 구조를 가져야 한다.

시스템의 구성에 따라 다음과 같은 이중화 구성방안이 수용 가능해야 한다.

CPU 리던던시 : 하나의 CPU가 몇 개의 컨트롤러의 제어 알고리즘을 수행하는 경우 CPU의 장애가 모든 제어 출력에 영향을 미치므로 이때 사용하는 구성방법이다.

1:1 리던던시 : I/O를 포함하는 모든 컨트롤러의 하드웨어를 이중화한다. 가장 좋은 방법이나 경제적인 이유로 필수루프에만 적용한다.

1:N 리던던시 : 하나의 컨트롤러가 여러 개의 컨트롤러 기능을 백업하는 구성으로 경제적인 구성이나 백업되는 컨트롤러의 수는 20개를 넘지 않아야 한다.

다중 작용(Multiple Active) 리던던시 : 하나 이상의 컨트롤러가 다른 컨트롤러가 수행하는 제어 기능과 동일한 기능을 수행하도록 구성하는 방식으로 매우 복잡한 구성을 가지며 아주 중요한 루프에 적용한다.

운영자용 콘솔의 프로세서는 동일한 DB를 갖는 프로세서에 의해 백업되어야 한다. 데이터망에 대한 인터페이스는 이중화되어야 한다.

컨트롤러 및 콘솔의 메모리는 순간정전이나 전원 불안정 상황에서 정상적으로 작동될 수 있도록 보호되어져야 하며 비휘발성 메모리를 사용해야 한다.

3.6 직접 디지털 제어기(DDC) 시스템

3.6.1 일반사항

현장에 설치되어 각종 설비를 직접 디지털 기능으로 제어하는 디지털 처리 장치(DDC)로서, 각종 설비 데이터를 모아 각 장비 및 기기를 직접 제어하는 독립적인 처리 기능을 가지며, 그 데이터를 다른 직접디지털제어기 또는 중앙관제 장치로 송출하는 기능을 가지고 있어야 한다.

직접 디지털 제어기의 모든 입/출력 회로는 24VAC, 40 VDC의 과전압 및 단락 회로에 대하여 보호 기능을 제공해야 한다.

직접 디지털 제어기는 중앙감시반 고장 시에도 단독으로 제어할 수 있는 분산처리 기능이 있어야 한다.

직접 디지털 제어기는 30개 이상의 가상 관제점에 대하여 이력 경향 데이터 수집 저장이 가능해야 한다.

직접 디지털 제어기는 300개 이상의 경보를 저장 가능해야 하며, 한계치 초과 시, 가동시간 초과 시 등과 같은 경보를 자동으로 중앙감시반에 전송되어야 한다.

이기종 간의 통합 환경을 위해 Modbus 통신과 통신 할 수 있어야 한다.

3.6.2 소프트웨어 기능

에너지 절약 기능
직접 디지털 제어기는 에너지 절감을 위한 다음과 같은 에너지 절약 프로그램을 내장하고 있어서 에너지를 절감할 수 있어야 한다.
절전 운전 제어, 최적 기동/정지 제어, 야간 배기 제어, 제로 에너지 밴드 제어, 엔탈피 제어, 전력 디멘드 제어, 정복전 제어, 변압기 온도제어, 역율 제어

예약 제어 프로그램
직접 디지털 제어기는 일별, 주별, 년간, 특정일 예약 제어 프로그램으로 임의의 관제점에 대해서 특정시간에 원하는 설정 값이나 상태로 작동하도록 할 수 있어야 한다.

경보 관리 기능
발생되는 경보에 대해서는 실시간으로 중앙 감시반으로 전송하는 기능이 있어야 하며, 99개 이상의 경보를 저장 가능해야 한다.

제어 프로그램 데이터 파일의 송신 및 수신
작성된 현장 데이터베이스 및 제어 프로그램을 중앙감시반에서 업로드/다운로드가 가능해야 한다.

3.6.3 BACnet DDC 하드웨어 기능

직접 디지털 제어기 구성 개요

직접 디지털 제어기는 BACnet 통신이 가능해야한다.

하나의 직접 디지털 제어기에 연결되는 입/출력 모듈은 15개 이상까지 구성 할 수 있어야 한다.

직접 디지털 제어기는 128개 이상의 실제 관제점 및 30개 이상의 가상 관제점을 관제할 수 있어야 한다.

3.7 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 시스템

3.7.1 시스템 요구사항

PLC는 이중화된 마이크로프로세서 기반으로 디지털 입⋅출력 신호와 광범위한 범위의 아날로그 입, 출력 신호를 사업장에 설치된 현장기기로부터 송수신하는 기능을 가져야 한다.

시스템은 현장설비 및 공정을 제어하기 위하여 제어기능을 수행하는 명령어들을 저장하는 기능, 순차(Sequencing) 기능, 카운터 기능, 산술계산 기능, 데이터처리 및 통신 기능을 갖추어야 한다.

시스템은 광범위한 시스템의 구성이 가능하고 융통성과 장래 확장성을 가질 수 있도록 모듈구조를 가져야 한다.

시스템은 모든 구성품의 장애를 감시할 수 있어야 하며 장애진단은 시스템 기동 시, 운영 중 주기적으로 시행되어야 한다. 장애가 발생되면 PLC 시스템의 진단 모니터에 장애를 나타내는 알람이 표시되어야 한다.

시스템은 DCS와 같은 외부장치와 데이터를 주고받기 위한 통신프로토콜을 가지고 있어야 한다.

PLC 응용프로그램은 운영체제에 의해 관리되고 실시간 이벤트 구동(Event driven) 방식으로 동작해야 한다.

운영체제는 시스템이 발주된 시점에 규정된 하드웨어 및 소프트웨어 한도 내에서 시스템의 재구성이나 재생성 없이 I/O 데이터파일 및 랙의 수량을 확장할 수 있어야 한다.

PLC는 직접 결선(Hard wire)을 사용하지 않고 동일 네트워크내의 다른 PLC와 피어 투 피어(Peer to Peer) 통신을 할 수 있는 기능이 있어 다른 스테이션 I/O 데이터를 시스템 내 로직에 직접 사용할 수 있는 기능을 가져야 한다.

3.7.2 입, 출력 부

각 접점(Contact) 출력은 하나의 출력단자가 단락이 된 경우 다른 단자에 영향을 미치지 않도록 개별적인 퓨즈를 장착하여 분리되어야 하며 단선을 표시하기 위하여 퓨즈 상태를 표시해야 한다.

유도성 DC 시스템을 제어하는 모든 PLC 출력카드는 에너지 억제 다이오드나 동등 기능의 부품을 사용해야 한다.

3.7.3 메모리

PLC의 메모리 용량은 시설운영에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있도록 충분한 용량을 가져야 한다.

모든 메모리모듈은 비휘발성 메모리로 구성되어 정전이 되어도 시스템의 구성 및 Set-up 파일이 지워지지 않도록 해야 한다.

3.7.4 소프트웨어

프로그래밍 언어는 IEC61131-3규격의 IL, LD, SFC의 방법으로 프로그래밍할 수 있어야 한다.

소프트웨어는 내부 인터럽트에 반응해야 한다. 인터럽트가 발생되면 시스템은 레지스터, 프로그램 카운터 및 실행중인 프로그램을 저장하고 인터럽트를 처리한 후 원래의 실행프로그램으로 되돌아가야 한다.

시스템은 프로그래밍 장치나 저장매체를 통하여 어플리케이션 프로그램을 업로드, 다운로드, 검사, 교정, 저장 및 출력하는 기능을 가져야 한다.

3.7.5 24V 전원공급 장치

모든 전원공급 장치는 이중화로 시스템 랙에 브레이커와 함께 설치되어야 하며, 동작 중 시스템에 영향을 미치지 않고 교체가 가능해야 한다.

2선식 전송기의 경우 제작자의 24 VDC에 의해 동작되어야 한다.

내부 전원공급 장치는 단락회로 보호를 위하여 퓨즈가 설치되어야 하며 출력은 과전류 및 과전압 보호장치를 구비해야 한다. 모든 전원 장애는 시스템알람, 현장 지시기 및 접점출력을 발생해야 한다. 전원공급 장치는 과열 방지 대책을 가지고 있어야 한다.

20 msec의 순간 정전에는 시스템의 성능이나 기능에 장애를 미치지 않아야 한다.

3.7.6 시스템 이중화

하나의 장애 관제점이 둘 또는 그 이상의 채널에 영향을 주지 않아야 한다. 시스템 내 임의의 한 관제점에서 장애가 발생하면 시스템 가동중지의 조건으로 발전되지 않아야 하며 장애기간 동안에도 시스템의 기능은 정상적으로 동작해야 한다. 진단도구에 의하여 개별 장애정도가 표시되어야 한다.

PLC 시스템의 메인프로세서는 이중화된 전원공급 장치로부터 전원을 공급 받아 하나의 전원장치가 고장 나더라도 시스템의 성능에 영향을 미치지 않아야 한다.

프로세서는 전기적, 기계적으로 분리되고 과전류 및 과도전압에 의한 방지대책이 구비되어 있어야 한다.

각 프로세서는 전원장애 이력에 대한 기록을 유지해야 한다. 백업 배터리를 사용하여 전원이 공급되지 않더라도 메모리의 내용을 6개월 이상 보관할 수 있어야 한다.

3.7.7 진단기능

시스템은 동작중인 구성품의 장애를 감지할 수 있는 프로그램 라이브러리를 포함하여야 하며 진단동작은 시스템이 가동을 시작할 때와 가동 중에 주기적으로 수행되어져야 한다.

진단동작 중 장애를 감지한 경우 상세한 알람내용이 표시되고 이중화된 구성품으로 충돌없이 기능의 절체가 이루어져야 한다.

3.7.8 시스템 소프트웨어 및 데이터베이스 백업

시스템은 계획된 정전이나 계획되지 않은 정전 등 비상사태에 대비하여 모든 데이터를 자동 혹은 사용자 필요에 따라 보존할 수 있는 방안을 가지고 있어야 한다. 제작자 제공 소프트웨어, 컨트롤데이터베이스, 사용자 작성 프로그램, 소스코드, 데이터파일, 그래픽파일 등 제어를 위한 모든 소프트웨어들은 백업을 실시해야 한다.

대용량 장치에 의한 데이터 백업은 다른 장치에서 사용가능 하도록 분리가 가능하여야 하며 정상운전 상태에서 백업은 시스템의 성능에 영향을 미치지 않아야 한다. 기능을 상실한 시스템을 복구하기 위하여 모든 시스템은 대용량 저장장치로부터 리로드(Reload)가 가능해야 한다.

3.7.9 통신 시스템 요구 조건

통신시스템은 다음의 필수적인 기능을 가져야 한다.

사용자인터페이스와 컨트롤러 간 공정변수 값, 제어값, 인터록 상태의 전송

감시⋅제어를 위하여 사용자 인터페이스로부터 I/O 기기로의 명령어, 운전모드, 제어값에 대한 통신기능

사용자인터페이스와 컨트롤러 간 제어구성, 파라미터튜닝, 사용자 프로그램의 업/다운로드

시스템 구성품 간의 대용량데이터, 프로그램, 제어구성의 전송

시스템 내 모든 구성품 간의 실시간 동기

이중화된 데이터 링크는 자동절체와 시스템진단 알람의 생성이 가능하여야 하며 절체 중 기능의 손실이 발생되지 않아야 한다.

3.7.10 시스템 응답시간

시스템은 최악의 조건에서 최대 응답시간을 명시해야 한다. 총 스캔 타임은 100msec를 초과 하지 않아야 한다.

PLC 시스템에 이벤트가 입력되어 관련된 출력이 나갈 때까지 최대 75mS를 초과해서는 안 된다.

4. 설계

4.1 생활폐기물 소각시설

4.1.1 전기설비

(1) 설치목적 : 폐기물 소각시설의 성능을 충분히 발휘하고 동시에 안전성의 확보가 가능하도록 구성되어야 한다.

(2) 설비 구성 : 송수전설비, 변전설비, 배전설비, 발전설비, 비상발전설비, 동력설비 및 전력감시설비 , 건축전기설비, 피뢰침 및 접지설비 등

(3) 설계기준

① 설비의 구성은 단순하고 안정성, 신뢰성, 경제성 및 조작성이 좋고 유지․보수 가 간단한 것으로 한다.

② 수변전설비는 부하설비의 연속운전, 간헐운전, 부정기적 운전 등이 있으므로 이를 고려한 플랜트의 수요율을 충분히 조사하여 적정한 크기로 한다.

③ 보호계전기, 차단기등을 적절히 설치하고 전기설비 전체의 보호를 완전하게 한다.

④ 중앙제어판넬, 수배전감시판넬 등의 판넬 내부는 작업공간을 갖추고 점검이나 간단한 추가․개조가 가능하도록 고려한다. 또한 변압기등 중량물의 반출입이 가능하도록 출입구와 동선을 확보한다.

⑤ 설비는 범용품을 사용하고 주요기기는 최대한 동일메이커 또는 호환성이 있는 제품을 사용한다.

⑥ 정기점검이나 유지보수용의 공사용 전원도 확보한다.

⑦ 장래의 증설계획이 있는 경우는 수전계약을 전력회사와 증설전에 협의하여야 한다.

⑧ 고장시에는 고장에 영향을 받는 범위를 최소화할 수 있도록 대책이 있어야 한다.

⑨ 송수전설비 : 전원을 한국전력공사의 배전선로로부터 인입하여 공급하는 설비이다.

가. 수전계획시의 수요전력은 부하설비의 최대전력으로 산정한다.

나. 수전전압 및 계약종별은 전력회사의 전기공급 규정에 따라 계획하여야 한다.

다. 수전설비의 용량은 수요전력(kW)을 피상전력(kVA)으로 환산한 값보다 크게 할 필요가 있다.

라. 수전용 차단장치의 보호계전기는 전력회사의 전력계통과 협조가 되어야 한다.

(4) 변전설비 : 배전선로로부터 특정구역에 설치되는 각 기기에 적합한 전압으로 변경하여 전원을 공급하는 설비이다.

① 변압기 용량은 수요 전력을 기초로 하여 장래 증설부하 등을 고려하여 결정해야 한다.

② 감시를 위해 필요한 계기류를 설치해야 한다.

(5) 배전설비 : 변압기에서 적정한 전압으로 감압된 전원을 각전동기반, 조명반에 분기 배전하는 것으로 주차단기와 분기차단기로 구성된다.

① 배전 전압이나 배전 방식은 기기의 사용목적에 따른 용량 등을 고려하여 결정하며, 배전 계통은 가능한 한 단순하게 구성해야 한다.

② 감시를 위해 필요한 계기류를 설치해야 한다.

③ 모터 및 전기설비를 보호할 수 있도록 보호계전기를 설치해야 한다.

(6) 발전설비 : 증기터빈 발전기 및 제어장치 등으로 구성된다. 여열을 이용하여 기력발전을 하는 경우 수전계통과 병렬 운전함으로써 한국전력공사에서 요구하는 전력계통과 일치시킬 필요가 있다.

① 발전기의 운전방식은 수전 계통과 병렬 운전되도록 한다.

② 발전기 전압은 용량과 목적에 부합하도록 계획한다.

③ 발전기는 보수성, 조작성 및 효율 등을 고려하여 선정한다.

④ 증기터빈의 출력 제어방식은 발전전력의 역송전 여부에 따라 적절히 선정한다.

(7) 비상발전설비

① 수전 및 배전계통의 사고 등에 의해 전원공급이 원활치 않은 경우에는 소각설비의 안전확보 및 기기의 보호를 위해 소각설비가 안정적으로 정지할 수 있도록 필수 주요기기에 비상전원을 공급할 수 있는 용량을 갖춘 비상발전설비를 구성하여야 한다.

② 발전기의 용량을 결정할 때에는 부하의 종류와 용량을 산정하고 장래의 여유 등을 고려하여 결정한다.

③ 비상용 발전기의 부하는 정상운전 중 사고나 기타 이유로 전력계통이 정전되었을 때 소각로를 안전하게 정지시키기 위해 필수적인 주요 기기와 비상조명계통에 전력을 공급한다.

④ 직류전원설비는 교류를 직류로 변환하는 장치로써 축전지, 충전장치, 역변환장치로 구성된다.

⑤ 교류의 부하중에서 순간정전도 용납할 수 없는 통신설비나 프로세스관련 장치전원(DCS), 컴퓨터 전원 등의 공급은 신뢰도를 향상시키기 위하여 무정전 교류 전원장치를 설치한다.

(8) 동력설비 : 전동기운전에 필요한 기구를 집중시켜 전동기군의 집중제어를 위한 설비이며, 중앙전력감시반은 중앙제어실에 설치하여 수변전 설비, 배전설비, 비상전원설비 등을 감시, 제어하기 위한 설비이며, 현장조작반은 전동기 부근에 설치하여 전동기를 현장에서 운전을 조작하는 기기이다.

① 동력설비는 제어반, 감시반, 현장 조작반 등으로 구성되어 부하의 운전감시 및 제어가 확실히 이루어지도록 한다.

② 주요 설비인 전동기의 전압은 범용성, 경제성 및 시공 용이성 등을 고려하여 선정 한다.

③ 전동기의 종류는 주로 3상 유도 전동기를 기본으로 하고 그 형식은 사용장소에 적합해야 한다.

④ 전동기의 기동방법은 기동시 전원의 영향 등을 고려하여 선정하되 되도록 전전압기동 방식을 선정한다.

⑤ 초기 기동부하가 많은 기기의 전동기의 기동방법으로 소프트스타터, 인버터기동 등을 고려하여 기기의 뒤틀림등 파손을 방지하여야 한다.

(9) 전력감시설비 : 기존 차단기와 단로기 등 단일 기기의 상태 감시 방식에서 전력 계통 전체의 상태 감시 방식으로 개선이 필요하므로, 직립개방형 배전반에 전력계통을 Graphic화하여 ... 감시 및 제어할 수 있도록 구성한다.

① 전력 계통에서 주요 감시대상을 선정하여 운전상황을 감시 제어하도록 한다.

② 계기반은 감시 및 조작에 적합한 형식을 선정한다.

(10) 건축전기설비 : 건축전기설비는 각종시설의 기능유지 및 작업환경의 향상을 도모하는 설비로서 안정성이 우수하고 유지관리가 용이해야 한다.

① 전력설비 : 조명기구, 전열설비, 전기기계․기구 등에 전기 에너지를 안전하고도 안정적으로 분배․공급하여 빛(光)이나 기계적 에너지 등으로 변환하기 위한 것이다.

② 통신설비 : 건물 내에서 정보를 전달․처리하기 위한 것이며, 이 중에는 구내교환 설비, 자동 화재탐지 설비, 확성설비 등 외에 최근에는 LAN(Local Area Network)등의 정보․통신 시스템도 포함하고 있다.

③ 엘리베이터 설비

가. 안정적인 운행 및 승객의 안전을 위하여 비상용 발전기에서 전원을 공급하며, 엘리베이터 내부에서 중앙제어실과 통화할 수 있는 인터폰 설비를 갖추도록 할 것

나. 폐기물 소각처리에 설치되는 엘리베이터 설비는 승용 및 화물용이다

다. 에너지 절약을 위하여 절약형 전동기 및 VVVF 제어가 이루어 져야 한다.

라. 엘리베이터 전선덕트 등 통로는 악취가 확산될 수 있으므로 환기장치등의 설치에 있어 악취방지를 철저하게 하여야 한다. 환기시 부압조건이 악취를 끌어 들일 수 있으므로 주의한다.

(11) 피뢰침 및 접지설비 : 낙뢰 및 이상 전압에 의한 설비 및 기기의 보호를 위한 KS IEC-61024 규정에 적합하도록 설치하여야 한다.

(12) 고조파 대책 : 각종 설비의 전원이나 전동기의 제어에 반도체 회로가 사용되어 이들 각종설비에서 발생하는 고조파 전류에 의해 수변전설비의 전기기기가 소손되고, 계측제어 설비의 오작동을 일으키는 등의 피해를 예방하기 위하여 고조파억제 및 제거 대책을 강구하여야 한다.

4.1.2 감시 및 제어설비

(1) 설치목적 : 각종 설비의 전원이나 전동기의 제어에 반도체 회로가 사용되어 이들 각종설비에서 발생하는 고조파 전류에 의해 수변전설비의 전기기기가 소손되고, 계측제어 설비의 오작동을 일으키는 등의 피해를 감시 제어하기 위해 설치한다.

(2) 설비 구성 : 감시 및 제어설비, 중앙제어설비, 현장계기, 원격감시설비, 배출가스 연속측정 및 전송설비 등

(3) 설계기준

① 감시 및 제어설비

가. 조작성 및 감시성이 우수하도록 설치 공간을 최대한의 고려를 한다.

나. 신뢰성, 효용성 그리고 유지보수성이 높도록 한다.

다. 확장성 및 유연성이 높은 시스템으로 적용한다.

② 중앙 제어설비

가. 기본 제어설비는 분산제어방식 또는 프로그래머블 로직제어기로 구성하여야 하며, 소각플랜트의 기동에서부터 목표부하까지, 목표부하에서부터 플랜트 정지까지 정상 및 비정상운전의 모든 조절제어 및 논리제어기능을 수행해야한다.

나. 필요시 소각플랜트의 감시를 위하여 감시용 계기반이 위치하며 이 계기반에는 기록계, 지시계, 폐쇄회로 텔레비젼 모니터, 경보장치 등과 같은 중요 시설에 대한 감시기기를 장착하고, 소각로, 보일러 및 주요공정의 모형공정도(Mimic Board나 디스플레이 장치 이용)를 필요한 경우에 설치한다.

다. 프로그래머블 로직제어기를 사용할 경우는 보조설비를 제외하고는 분산제어방식과 상호 호환성을 가진 제품으로 하여 통신이 가능하도록 한다.

라. 현장계기

(가) 압력감시 및 제어

(나) 온도감시 및 제어

(다) 유량감시 및 제어

(라) 레벨감시 및 제어

마. 원격감시설비 : 플랜트의 각 설비별 공정상태의 감시를 위하여 필요한 개소에 감시용 폐쇄회로 텔레비전(CCTV)을 설치한다.

바. 배출가스 연속측정 및 전송설비(TMS)

(가) 굴뚝의 SOx, NOx, CO, O2, HCl, Dust, 연소가스 유량 및 온도를 측정할 수 있는 완전한 배출가스 감시시스템을 설치해야하며, 환경부의 굴뚝배출가스 원격감시시스템에 전송할 수 있도록 구성하여야 한다.

(나) 배출가스 연속측정설비는 진동 및 고열 발생으로 인한 기능장애가 발생되지 아니하는 위치에 설치하여야 한다.

(다) 배출가스 분석기기는 정전으로부터 보호될 수 있도록 무정전 전원장치 및 비상발전기에 연결되어야 한다.

(라) 분석기기는 정확도의 유지를 위하여 표준가스 및 표준용액에 의한 자체교정이 주기적으로 수행될 수 있는 구조로 되어 있어야 한다.

4.2 생활폐기물 이송관로 및 집하시설

4.2.1 감시제어시스템의 주요기능

본 시설의 감시제어시스템은 다음과 같은 기능들이 기본적으로 포함되도록 설계되어야 한다.

(1) 감시기능
계측제어시스템 및 각종 회전기기류의 상태(Status)와 고장(Trouble)에 대한 모든 것을 감시할 수 있어야 하며, 만약 고장이나 비정상상태가 발생하면 그 내용이 지체 없이 표시되어야 하고, 그에 대한 대책과 지침도 표시되어야 한다.

(2) 제어기능
각 제어 스테이션은 최신형 CPU에 의하여 연속제어와 순차(Sequence) 제어를 행할 수 있어야 하며, 안정적인 폐기물 수송관로 프로세스 제어가 수행되도록 해야 한다.

(3) 기록기능
생활폐기물 설비 및 전력시스템 운영에 필요한 각종 데이터를 수집하고 문제 상황에 대한 사건 기록(Event Recording) 및 운전원의 조작을 기록할 수 있어야 한다.

(4) 데이터 축적기능
효율적인 생활폐기물 시설 개선에 필요한 유용한 데이터들에 접근하여 보존할 수 있어야 한다.

(5) 비상운전기능
통신선 또는 운전 스테이션이 다운(Down) 되었을 때도 원격 제어 스테이션(Remote Control Station)의 입력 프로그램에 의해서 자동운전을 행할 수 있어야 한다.

(6) 다운로드 기능
운전 스테이션으로부터 원격 제어 스테이션에 각종 파라미터와 데이터베이스 그리고 제어 프로그램 등이 전송되어 제어 스테이션의 내부 메모리에 저장되고 실행될 수 있어야 한다.

(7) 경보 기능
각 시스템의 상태감시 및 제어 중 고장이 발생할 경우 고장의 정도에 따라 고장을 분리하여 경보 및 표시가 가능해야 한다.

4.2.2 감시제어시스템의 구축

감시제어시스템은 다음과 같은 분산 시스템의 특성이 잘 구현되도록 설계 되어야 한다.

(1) 기능분산 : 기능에 따라 컴퓨터, 컨트롤러의 분리사용이 가능해야 한다.

(2) 부하분산 : 각 처리능력의 평준화, 단위 소프트웨어의 부하경감, 시스템의 확장성을 가져야 한다.

(3) 위험분산 : 부분적인 고장이 전체의 시스템에 미치는 영향을 경감하도록 해야 한다.

4.2.3 감시제어시스템의 구성

(1) 감시제어시스템은 감시제어용 제어 스테이션에서 해당 설비에 대한 정보수집, 루프(Loop) 제어 및 시퀀스 제어를 할 수 있도록 하며, 이들 감시 제어신호는 초고속LAN을 통하여 중앙제어실에 위치한 운전 스테이션에 전송됨으로서 시설 전체의 원격제어감시를 중앙에서 행할 수 있도록 한다.

(2) 제어 스테이션 간에는 초고속 LAN 통신 장치를 통해 전송된 데이터를 운영환경(OS)의 모니터에 표시하여 운전자가 공정상황 및 전력계통 상황을 효율적으로 감시할 수 있도록 해야 한다.

(3) 생활폐기물 시설의 로컬(Local) 제어 스테이션은 블럭별 제어를 할 수 있도록 구성되어야 하며 동시에 전 설비에 대한 감시 및 제어가 중앙제어실의 주 컴퓨터설비를 통해서 이루어지도록 구성해야 한다.

4.2.4 감시제어시스템의 네트워크

(1) 감시제어시스템은 데이터 통신기능으로서 전용 프로세스 제어용 통신망(Local Area NetWork)을 사용해야 한다.

(2) 시스템을 구성하는 각 기기 사이를 연결하는 전용의 이중화된 통신선로로서 고속전송 및 광역 대규모에 대응할 수 있어야 하며, 광케이블을 이용한 통합네트워크 망을 구성해야 한다.

(3) 각각의 스테이션에는 자기고장진단(Self-Diagnostics) 소프트웨어가 마련되어 있어 신속한 Error 검출을 통해 고장의 파급범위를 최소화 하도록 하여야 하며, 향후 확장 및 타기종과의 통신접속이 가능하도록 국제표준 통신방식을 채택해야 한다. 현장의 광통신장치로부터 전송되어지는 감시제어 데이터는 이중화된 광케이블을 이용하여 제어 스테이션의 이중화 광 접속을 채택하여야 하며, 네트워크상 외부침입자 방지를 위하여 필요시 방화벽을 설치해야 한다.

(4) 계측제어시스템의 주제어 장치 공급자는 시설의 제어장치, 영상감시 시스템, CCTV 시스템, 전력제어시스템 및 기타 제어시스템(출입통제 시스템, 자동화재설비, 공조시스템, 방송/통신 및 기타장치)과 통신으로 접속할 수 있도록 구성해야 한다.

(5) 주제어시스템 공급자는 영상감시 장치 공급자, CCTV 시스템 공급자 및 전력 제어 시스템 공급자와 기술적 협의 및 긴밀하게 협조하여 모든 장치들이 완벽한 제어와 감시를 할 수 있도록 감시제어 시스템의 통신 네트워크 시스템을 통합구축 해야 한다.

4.2.5 운전 스테이션(Operator Station)

(1) 개요
운전 스테이션은 각 기기의 감시, 제어를 하기 위해 운영자와 각 기기의 창구가 되는 MMI(Man-Machine Interface) 장치로서 고도정보화 시대에 요구되는 운전방식의 고급화, 타 시스템과 연계의 유연성 및 운전 요원의 최소화에 대응할 수 있는 첨단의 시스템이어야 한다.

① 또한 감시제어시스템에 있어서 운전 스테이션은 운영자가 전체 시스템을 파악하여, 플랜트 및 프로세스와 대화하는 창구로서 사용자 편리성과 정확성, 신속성을 갖추고 있어야 한다.

② 통합중앙제어실의 운전 스테이션 중 어느 한 스테이션이 고장 났을 경우에도 다른 스테이션에서 프로세스 감시 조작이 가능하도록 설계해야 한다.

③ 운전 스테이션은 운영자가 오판으로 조작하지 않도록 신속하고 정확한 정보를 제공해야 하며 또한 운영자의 의도대로 확실하게 조작할 수 있어야 한다.

④ 집약된 수많은 정보로부터 운전에 필요한 정보만을 신속하고 편리하게 추출하여 각각의 상황에 따른 기준을 참조하면서 정확한 판단을 할 수 있어야 한다.

(2) 주요 기능

감시 및 제어기능

가. 전 프로세스를 감시할 수 있도록 모든 화면이 준비되어 있어야 하며, 전 화면의 표시 응답 및 데이터 변경 시간은 2초 이내여야 한다.

나. 전역 데이터베이스(Global Database)로 구축되어 각각의 공정을 표시하는 화면과 Group 및 전 공정을 표시하는 화면 등이 계층적이고 직관적으로 준비되어야 하며 화면 분할도 가능해야 한다.

제공 화면
운전 스테이션에는 다음과 같은 화면이 구비되어야 한다.

개요(Overview) 화면
하향식(Top-Down) 운영자의 최상위 화면으로서, 시설내의 각 단위 플랜트 명칭(단위 Group)을 보기 쉽게 나타내어야 하며, 운전 상태를 전체적으로 간단히 파악할 수 있어야 한다.

제어 그룹(Control Group) 화면
각 루프의 설정치 변경 및 제어 모드 변경, 조작, 출력, 루프 상태 감시, 디지털 입출력의 상태 표시 및 원격 조작을 하는 프로세스운전용 화면으로 루프, 아날로그 입출력, 디지털 입출력, 시퀀스(Sequence) TAG 등의 혼합표시, 복수의 루프를 동시에 조작 가능하게 하여 편리한 운전이 될 수 있도록 해야 한다.

튜닝(Tuning) 화면

(가) 1개 루프의 파라미터, 설정치, 조작출력치, 상태 감시 등이 가능하여야 하며, 아날로그와 디지털 둘 다 자기 루프의 제어 경향을 쉽게 알기 위한 이력조회(Trend) 기능이 있어야 한다.

(나) 30분 이상 한 화면에서 감시가능하고 루프의 중요도에 따라 4등급 이상으로 루프의 구분표시가 가능하여야 하며 중요 루프 조작시는 오조작을 방지할 수 있는 기능이 있어야 한다.

그래픽 화면

(가) 플랜트 및 시스템을 그래픽으로 표시하여, 이에 의한 감시 및 운전조작을 하는 화면으로서, 그래픽 전용 패키지 소프트웨어(Package S/W)를 사용하여 운전자가 손쉽게 수정이 가능해야 한다.

(나) 그래픽 화면으로부터 개요, 제어 그룹, 조정(Tuning) 화면 등 표시가능한 모든 화면을 전개할 수 있어야 하며, 화면 기능을 이용하여 다수의 루프 상태를 화면 변경 없이 감시 가능해야 한다.

(다) 또 그래픽 화면은 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

㉮ 화면변경방식: Page 전개방식 (Key Board)

㉯ 관제점 표시: 가변 관제점 100/화면 이상

㉰ 화면 기능: 4개 이상 다중 화면(Multi Window)/(21″이상 및 최신사 양)

㉱ 그래픽 컬러: 8색 이상

조회 화면

(가) 좌표상에 프로세스 조회(Process Trend) 기록점을 화면에 표시(TAG, 공업단위, 입력치, Range 등)하며 이력 조회(과거 데이터를 표시)와 실시간 조회(현재 데이터를 표시)로 구분하여 짧은 시간에 수집된 데이터를 표시할 수 있어야 한다.

(나) 운전자가 키보드를 이용하여 특정시간의 데이터를 손쉽게 조회할 수 있어야 하며 필요한 데이터를 단위별로 디스크(Disk)에 저장할 수 있어야 한다.

이력 메시지(Historical Message) 화면

(가) 이력 메시지 표시는 시스템 또는 프로세스 상의 각종 알람의 발생/회복, 동작기록, 운전원의 조작 등의 기록 및 프린터 출력을 할 수 있어야 한다.

(나) 감시 항목으로 프로세스 알람, 시스템 알람, 안내 메시지, 동작기록, 운전원 조작 등이 표시 가능하여야 한다,

엔지니어링 기능
원활한 엔지니어링 작업을 위하여 다음의 기능과 성능을 만족하도록 해야 한다.

불러오기/저장(Load/Save) Utility
고정 디스크(Disk)에서 현장제어장치(Field Control Unit)에 불러오기(Load)도 하고 Field Control Unit 등의 데이터베이스를 고정 디스크에 저장할 수도 있어야 한다.

시스템 관리 기능

(가) 시스템 감시

(나) 데이터베이스 변경일 관리

(다) 원격 고장진단 지원(Remote Diagnostics Support)

(라) System Utility

System 생성 기능

(가) 운전 스테이션

(나) 운전 스테이션에 표시한 그래픽 판넬(Graphic Panel) 작성 및 기능생성

(다) 제어 스테이션

(라) 되먹임(FeedBack) 제어기능, 순차(Sequence) 제어 기능 등을 생성, 변경

(마) TAG List Generation and Conversion Utility

보고서(Report) 기능
보고서는 플랜트의 프로세스 데이터를 일보, 월보, 연보 등으로 출력하는 기능으로서 기록된 데이터를 화면에 표시하거나 파일 형태로 저장 가능해야 한다. Report의 선택 속성은 다음과 같다.

Sheet의 종류 : 시보, 일보, 월보, 연보

데이터의 종류 : 순시치, 평균치, 최대치, 최소치, 적산치, 연산치 등

프로세스관리를 위한 프로세스 데이터베이스 구축기능

순시 데이터를 수집 보존할 수 있어야 한다.

이력 데이터를 수집 보존할 수 있어야 한다.

공통시계 기능이 있어야 한다.

데이터 연동 보고서(일보, 월보, 연보) 작성 기능이 있어야 한다.

한글 표시 기능
운전자가 프로세스 상의 모든 정보를 이해하기 쉽게 그룹(Group), 태크 서비스명(TAG Service Name), 경보안내(Alarm Guidance)에 한글 표시가 가능하여야 하며, 보고서 기록(Report Logging)시에도 한글출력이 가능해야 한다.

시스템 고장 감시
시스템을 구성하는 각 요소에 고장이 발생하면 자체 진단 기능에 의하여 즉시 고장요소와 고장내용이 경보음과 함께 메시지(Message) 형태로 화면의 일부에 다중 화면(Multi Window)으로 표시되면서 설정에 따라 프린터에 출력되어야 한다.
고장의 정도에 따라 여러 가지 색깔로 표시되어야 하며, 고장에 대한 효과적인 관리를 위해 고장 이력 기능을 가져야 한다.

범용언어 기능
컴퓨터 범용언어를 이용하여 복잡한 연산기능이 가능토록 하며 데이터 파일 검색, 그래픽 화면 연동 등이 가능해야 한다.

안전기능
조작감시기능을 운전원의 직무 범위에 대응하여 계층화가 가능케 하여 오조작을 최소화 시킬 수 있어야 한다.

4.2.6 데이터베이스 스테이션(Database Station)

개요

시스템의 이력 데이터의 저장, 데이터베이스, 시스템 공통시각발신, 프린터 관리기능을 가지며 이중화를 통해 어느 한쪽에서 고장이 발생하더라도 플랜트 운전을 안전하게 할 수 있어야 한다.

또한 처리기능의 독립성 강화 및 부하의 분산을 도모하기 위해 운영 스테이션과는 별도로 구성되어야 한다.

주요 기능

데이터 수집 및 처리

각종 프로세스 데이터, 운전조작기록, 폐기물 반출계량 데이터, 전기설비 계측치 등의 데이터는 데이터베이스 스테이션에서 일괄 관리집계 해야 한다.

보존이 필요한 데이터는 이력 저장장치(History Device)에 저장시켜야 한다.

집계된 데이터는 시보, 일보, 월보, 연보 등으로 작성하고 운영자의 지시에 따라 모니터 표시 또는 프린터에 의해 인쇄되어야 한다.

프로세스관리를 위한 프로세스 데이터베이스 구축기능

순시 데이터를 수집 보존

이력 데이터를 수집 보존(6개월)

공통시계 기능

보고서(일보, 월보, 연보) 작성 기능

4.2.7 제어 스테이션(Control Station)

개요

감시제어시스템의 제어 스테이션은 생활폐기물 시설의 주 제어장치로서 옥내자립형으로 판넬 내부에 CPU 및 메모리 카드 등을 구비한 산업용 제어기기 등을 내장하고 입출력 처리, 고속 연산처리 및 처리설비의 루프 제어, 고속 순차(Sequence) 제어 등을 수행하며 고속의 통신선로를 통해 운전 스테이션과 연계되어 분산제어기능을 완벽하게 수행할 수 있어야 한다.

각 제어 스테이션은 연속제어와 시퀀스 제어가 고속으로 동시에 이루어질 수 있어야 하며 다운 로딩(Down Loading)이 가능한 컨트롤러로서 제어대상에 대한 최적시스템 구성이 가능하고 제어규모 및 제어연산속도가 본 시스템의 규격 및 기능에 적합한 것이어야 한다.

필요시 마스터 제어 스테이션(Master Control Station)은 그래픽 드라이버(Graphic Driver)의 기능에 적합하도록 설치되어야 하며, 보수점검 및 유지관리가 용이하도록 배치되어야 한다.

주요 기능

Relay Contacts

Latching Coils

Master Coil Relay

Timer

Down Counter Shift Register

ADD, Subtract, Multiply, Divider

Compare Data Moves

Subroutine

PID Loop Algorithm

4.2.8 중앙감시반

중앙제어실에 사용되는 중앙감시시스템은 24시간 연속적으로 사용하는 기기로서 각종 투입구, 섹션밸브, CCTV 및 계측제어의 컴퓨터 데이터 신호를 스크린에 표출할 수 있는 최신장비이어야 한다.

실내조명이 켜져 있는 밝은 상태의 환경에서도 선명한 화면을 표현할 수 있어야 하며, 스크린과 프로젝터가 상호 일체형으로 구성되어야 한다.

중앙감시반의 영상 모듈 형식은 신뢰성, 안정성, 에너지절감 및 유지관리성 등에 대하여 사전에 면밀히 검토되어야 한다.

4.2.9 CCTV 설비

개요

중앙제어실에 사용되는 CCTV 시스템은 24시간 연속으로 실내외를 모두 감시하는 기기로서 중앙제어실에서 녹화 및 모니터링이 되도록 한다.

각 시설별로 CCTV 카메라가 설치되며 중앙제어실에서 모니터링이 가능하도록 구성하여야 하며, 카메라의 영상을 양호한 상태로 수신할 수 있도록 해야 한다. 또한, 각 시설에 설치된 각각의 CCTV를 한곳에서 모니터링 할 수 있는 시스템을 갖추어야 한다.

옥외에 설치되는 모든 설비(카메라, 하우징, 회전기 등)는 전천후 옥외형으로 부식되지 않고 외부 충격에 강한 재질로 제작되어야 하며, 하우징은 완전 방우용으로 이중 덮개가 있고 온도조절장치(Thermostat)로 작동되는 팬, 히터가 내장된 것이어야 한다.

옥내에 설치되는 모든 설비(카메라, 하우징, 회전기 등)는 외형으로 부식되지 않고 외부 충격에 강한 재질로 제작되어야 하며, 하우징은 외부의 먼지 및 충격으로부터 보호 되어야하며, 팬 및 히터는 설치 제외한다.

설비의 기술적 조건
CCTV 설비의 기술적 조건은 확장성과 신뢰성, 최신기술을 감안하여 적용해야 한다.

시스템 환경조건

입력전압 : 24 V AC or 220 V AC, 60 ㎐

동작온도 :

20~50 ℃

습 도 : 20~90%RH

4.3 지역난방시설

4.3.1 제어계통 구성

플랜트의 전체 제어 계통은 다음과 같은 요소들로 구성된다.

측정 계통

폐루프 제어

개루프 제어

안전 보호 인터록

경보 계통

사고 기록 계통

대형 다중 화면

이들 상호 계통 간에는 다량의 신호 교환이 이루어져야 하므로 신호와 기기 설계는 표준 규격(Standard Type)을 따라야 한다. 공급되는 제어 및 감시 기기는 국내에서 사용이 적합하여야 하며 플랜트 전 계통이 모든 운전 단계에서 고장 없이 안전하게 이루어지도록 구성해야 한다.

측정 계통
모든 중요한 측정치는 플랜트의 일반적인 감시가 가능토록 중앙제어실로 전송되어야 한다.

주 설비 계통
제어감시용 모든 필수 측정 신호는 분산제어설비(DCS)에 접속되어야하고 모니터에 표시되어야 한다. 이러한 표시로 중앙제어실의 운전원이 집중된 제어 수행을 할 수 있도록 구성해야 한다.

보조 설비 계통

주 기기, 열공급설비, 열전용 보일러의 주 설비 계통과 관련이 적고 독립적으로 운전되는 보조 설비 계통의 감시 및 제어에 필요한 모든 측정 신호는 프로그램 논리 제어기(PLC), DDC, RTU 또는 아날로그 계기에 접속되어야 하며, 설계 시 이에 관한 감시, 제어를 할 수 있도록 구성하여야 하고 통신 프로토콜은 상위 기종과 통신 접속에 문제가 없도록 구성해야 한다.

보조설비 계통은 분산제어설비와의 접속을 위해 통신 포트(Serial port)와 중요한 신호의 Hardwire 연결을 위한 입/출력 신호 단자를 독립적으로 구비해야 한다. 중앙제어실의 분산제어설비에 지시되는 신호의 종류는 설계과정에서 누락됨이 없도록 상세하게 검토하여 결정해야 한다.

폐루프 제어

주기기, 열공급설비, 열전용 보일러의 감시, 제어는 분산제어설비에 의해 수행된다. 분산제어설비는 마이크로 프로세스를 채용한 계층적 기능 분산 구조로서 플랜트에 요구되는 높은 이용도 및 고 신뢰성이 확보되도록 한다.

이는 계통의 이중화 개념을 채택하여 한 공정 제어기가 고장일 경우에도 방해 없이 Backup이 되어 운전이 지속되어야 한다.

분산제어설비는 운영자 작업 스테이션(Operator Work Station)의 키보드 혹은 마우스 조작에 의하여 운전되어야 한다.

개루프 제어

개별 기기 제어
개별 기기를 제어할 때 다음 기준을 따라야 한다.

명령(Order)은 펄스 인가형(impulse) 형식으로 행한다.

궤환신호(FeedBack)는 안정된 상태(steady)의 신호이어야 한다.

솔레노이드 밸브의 궤환신호는 주 밸브의 동작에 대한 리미트 스위치 접점 신호로부터 받는다.

표4.2-1 개별 기기 제어

구분	전동기	전동 밸브	솔레노이드 밸브
명령 (Order)	기동(Start) 정지(Stop)	열림(Open) 닫힘(Close) 정지(Stop) (중간 위치가 필요한 밸브)	열림(Open) 닫힘(Close)
궤환 신호 (FeedBack)	가동(Running) 정지(Stopping) 고장(Failure) 현장 안전 스위치 개방 전동기 전류(규정시)	열림 리미트 닫힘 리미트 원격 선택	열림(Open) 닫힘(Close)

중계 릴레이는 전자기기실(Electronic Room) 내의 캐비닛(Cabinet)안에 취부 한다.

중계 릴레이는 분산 제어 설비 또는 프로그램 논리 제어기로부터 임펄스 신호로 조작된다.

임펄스의 길이는 접점이 자기 유지(Self Holding)가 가능토록 충분히 길어야 한다.

순차 제어
순차 제어 구성은 다음의 방법 중 하나를 선택해야 한다.

자동 순차 제어 (Automatic sequence run)
순차는 단계적으로 수행되어야 한다. 이전의 조건이 충족된 후에 다음 단계가 수행되어져야 한다. 순차 기동은 수동 또는 최초 조건이 충족된 후에 자동으로 이루어진다.

단계별 순차 제어 (Step-wise execution of sequence)
조건이 충족되었을 때 운전원이 차례차례 한 단계씩만 운전 할 수 있다. 이 방법은 운전원이 진행 속도를 결정할 수 있다.

조건 없는 (Without condition) 단계별 순차 제어
이 방법은 키 스위치를 해지(Unlocking)한 후에만 수행이 가능하다. 각 단계 사이의 단계별 접근은 조건 없이 가능하다. 그러나 개별 구동 기기를 위해 안정된 인터록(Steady Interlocking)이 구비되어야 한다.

논리 제어 및 인터록

논리 제어 모드에서는 각 상이한 조작 설비들과 조건이 접속되어야 한다.

인터록이 성립되면, 설비는 조건 성립 요건에 따라 기동되거나 정지 될 수 있다. 인터록은 전동기를 기동시키거나 전동 밸브를 운전하기 위하여 충족되어야 하는 조건들로서 이러한 조건들은 때때로 전동기가 기동된 후에는 사라진다.

하위 그룹 기기 제어

하위 그룹은 관련 보조 계통을 가지고 있는 공정 장비로 구성된다. 예를 들어 터빈 오일 구동 펌프는 보조 오일 계통과 냉각수 계통을 가지고 있다.

하위 그룹에서 공정 장비는 한 번의 명령으로 기동된다.

그룹 제어는 동일한 업무에 제공되는 다수의 공정 단위로 구성된다. 예를 들어 발전소에는 다수의 펌프가 공정 조건을 충족시키고 장비를 보호하기 위해서 그룹으로 제어되는 설비가 있다(예: 급수펌프).

운전자의 조작 횟수를 줄이고 오동작을 방지하도록 자동 제어 및 인터록 계통이 구성되어야 한다.

예비기기는 연속적인 운영을 유지하기 위하여 실행 가능할 때에는 어느 때고 자동으로 가동되어야 한다. 인터록은 예비 기기가 자동 대기 모드에 놓여 있지 않는 한 자동으로 가동되지 않도록 설계되어야 하고 운전 모드 상태는 주 제어실의 운영자 작업스테이션(Operator Work Station)에 분명히 지시되어야 한다.

제어 계통의 장애가 하나의 하위 그룹(예 : 한대의 급수 펌프) 이외의 다른 것에 영향을 주지 않도록 계통의 기능이 분산되어야 한다.

안전 보호 인터록

이 계통의 목적은 사람과 설비를 보호하는 것이 목적이다.

이 계통은 분산제어설비 계통과는 별도로 구축되거나 분산제어설비 계통의 독립적인 부분으로 구축되어야 한다.

보호 설비는 ‘Fail to safe’ 원리(이상 발생 시 플랜트를 보호하는 조건)를 적용해야 한다.

오동작 및 오검출로 인한 보일러 정지 사고를 방지하고 열전용 보일러의 신뢰도와 이용율을 향상시키기 위해 2 out of 3 트립 논리 개념을 적용해야 한다.

DH 계통의 트립에 관련된 기기들 즉 감지기(Sensors) 및 액츄에이터와 같은 트리핑 기기(Tripping Devices)는 ‘여자시 트립(Energized-to-Trip)’ 되는 원리를 기본으로 하고 보일러 보호 시스템(Boiler Protection System)은 ”비여자시 트립(Deenergize-to-Trip)" 원리를 적용해야 한다.

드럼 저수위와 같은 중요한 트립은 운전의 신뢰성을 보장하기 위하여 충분한 이중화 장치를 포함해야 한다. 보호 계통 신호는 고장의 원인 분석이 가능토록 분산 제어 설비에 연결되어야 한다.

경보 계통
플랜트로 운전공정에서 발생하는 경보(Process alarm)는 분산 제어 설비의 LCD에 나타나야 하고 이것과 병행하여 경보용 프린터에 출력되어야 한다. 하부 계통을 위해 별도의 경보기 및 경보창을 사용할 수도 있다.

사고 기록 계통
플랜트 운전 중 발생하는 사고는 분산 제어 설비를 통해 즉시 사고 기록용 프린터로 출력되어 플랜트 상황 분석 자료로 활용되도록 하여야 하며 전기 계통의 사고 기록은 사고 기록 분석기(Sequence event recorder)를 통해 즉시 기록하여 원인 분석 자료로 활용되어야 한다.

대형 다중화면(Large multi screen)
대형다중화면은 터빈/발전기, 열전용보일러, 지역난방설비, 전기설비(전력제어감시설비) 등 플랜트 전체 계통의 운전상황을 중앙제어실에서 운전원이 한눈에 쉽게 파악 할 수 있도록 설계되어야 하며, 24시간 운용에 따른 전용장비로 설계되어야 하고 인간공학적 관점에서 중앙제어실 내 적합한 위치에 최소한의 공간을 활용하여 설치되어야 한다.

4.3.2 제어 계통 기능

제어 계통은 운전원이 연속적으로 열병합 발전소를 운전함에 있어서 모든 운전 조건 하에서 안전하고 신뢰성이 있으며 지역난방 열부하 및 전력 생산에 적합한 자동 제어가 되도록 설계한다.

부하 조절 능력

제어 설비의 응답 특성 및 제어 능력이 지역난방 열생산시설의 주요 기기 및 보조 기기의 정격 출력 변동율 및 일정 출력 능력을 제한하지 않도록 한다.

제어 설비의 속응도는 보일러, 터빈 및 보조 기기의 기계 설비 능력에 제한을 주지 않아야 하며 부하 조절 능력을 만족할 수 있도록 설계한다.

보일러 추종 제어
제어 계통은 지역난방 열부하 요구 신호 또는 전력 출력 요구 신호에 대한 보일러의 응답성을 높이고 주요 공정 변화량의 제어 편차를 최소화하여 운전 상태 및 조건 변화에 따라 지역난방 열생산 시설이 안정된 운전이 가능하도록 하기 위해 보일러 추종 제어 방식을 적용한다.

보일러 제어
보일러 제어 계통은 기동 정지 절차를 간소화하도록 설계해야 한다. 드레인(Drain) 및 벤트(Vent)를 포함한 기동, 정지는 가능한 그룹 제어(Group Control)로 하여 운전원의 기동 조작을 단순화하고, 관련 제어 루프와 안전 보호 연계 인터록이 되도록 한다.

보일러 마스터 제어
보일러 마스터 제어부는 주 증기 압력을 궤환 신호로 하고 증기 유량을 선행 제어 신호로 하는 2요소(Two elements) 제어로 한다.

급수 유량 제어

급수 유량 제어 계통은 드럼 수위 제어 계통의 요구 신호에 충족하는 급수 유량을 공급하기 위해 급수 펌프 및 관련 밸브를 최적 상태로 제어하도록 하는 기능을 갖추어야 한다.

급수 유량 제어 계통은 기동 및 저부하시 1 요소 제어 신호로 급수 밸브의 개도를 조절하여 급수유량을 제어되도록 한다. 중부하 이상에서는 드럼 수위에 급수 유량 신호 및 증기 유량 신호를 선행 제어 신호로 하는 3요소(Three elements) 제어로 한다. 3요소(Three elements) 제어의 경우 급수 유량 제어는 급수 펌프의 속도 조절 또는 3요소(Three elements) 급수 제어 밸브로 조절되도록 한다.

연소 제어

연료 제어
연료 제어는 안전한 연소가 되도록 공기/연료 비율을 유지하면서 부하 요구 신호에 대응하여 층(Level)별로 연료량을 공급해야 한다. 연료 제어 시 압력이 규정치 이하로 떨어지지 않도록 압력보정 기능을 고려해야 한다.

연소공기 제어
연소 공기 제어는 노 내의 안전을 도모하고 공기/연료 비율을 안정된 연소가 되도록 유지하면서 부하 요구 신호에 대응하여 층(Level) 별로 공기량을 공급해야 한다. 연소 과정에서 항상 공기 유량이 연료 유량 보다 많은 상태(Air Rich)를 유지하며 안정된 연소가 되도록 한다. 또한 적절한 연소가스 온도를 유지하여 질소 산화물 발생을 억제하며, 최소한 다음과 같은 기능을 갖도록 한다.

(가) 공기 유량 하한 제한

(나) 공기 유량 / 온도 제어(공기예열기 채택 시)

(다) 과잉 공기 유량 제어

주증기 온도 제어

터빈으로 유입되는 주 증기 온도는 정상 운전 시 부하 변동 시에도 일정하게 유지되어야 하며, 주 증기 출구 온도가 높아질 경우 선행 제어신호를 채택하여 분사수(Spray Water) 제어가 병행되도록 한다.

분사수 제어밸브와 그 블럭 밸브(Block Valve)는 ASME/TDP-1의 안전보호 인터록을 적용한다.

버너 제어 (Burner Management System)

버너 제어 계통은 분산제어설비에서 원격 자동 및 수동 운전이 가능하며, 또한 유지 보수를 위하여 필요한 현장 조작반을 현장 버너 부근의 편리한 장소에 설치하여 수동 운전이 가능해야 한다. 버너 제어 계통은 NFPA의 요구 조건에 따라 설계되도록 한다.

버너 제어 계통은 최소한 다음과 같은 기능을 수행해야 한다.

(가) 노 내 퍼지 (Purge)

(나) 누설 점검 (* 연료가 Gas일 경우)

(다) 예비 점화 (Prelight)

(라) 화염 상태 감시

(마) 버너 점화 / 소화

(바) 연료 정지 및 차단

버너 제어 계통은 분산 제어 설비로 구성되며 운영자 작업 스테이션(Operator Work Station)으로 완전한 운전 제어가 되도록 한다.

버너 제어 계통은 디지털 컨트롤 시스템(Digital Control System)의 한 노드로써 별도의 통신 게이트웨이 없이 고속의 데이터통신 선로에 직접 접속되어야 한다.

버너 제어 계통은 화로 안전을 확보하기 위하여 이중의 CPU 및 메모리를 채택한 디지털 프로그램이 작성 가능한 제어기(Digital programmable Controller)를 사용하고, 전원 상실 시에도 프로그램의 내용이 상실되지 않도록 EPROM에 탑재되도록 하거나 배터리로 백업(Back-up) 되도록 한다. 또한, 1 out of 2의 여분 시스템(redundant System)으로 한다.

화염 검출기 형식은 연료가 오일(Oil)인 경우 적외선형으로 하고, 연료가 가스(Gas)인 경우 자외선형으로 한다.

터빈 제어

터빈 발전기 제어 계통은 기동 정지 절차를 간소화하도록 설계해야 한다.

기동 정지 절차는 논리적인 단계로 구분하며 자동 / 수동 운전이 가능해야 한다.

드레인(Drain) 및 벤트(Vent)를 포함한 기동 정지 절차는 운전원의 선택으로 자동, 수동 운전이 가능하도록 하며 냉간 기동, 난간 기동, 열간 기동은 플랜트 상황에 따라 자동 / 수동으로 이루어지도록 한다.

터빈 제어 계통은 최소한 다음과 같은 계통을 포함한다.

조속기 제어

터빈 트립

터빈 / 발전기 감시

터빈 / 발전기 자동 기동 정지

현장 계기 및 판넬

주 제어실에 설치되는 계기, 판넬 등

기타 보조 기기 제어

조속기 제어

터빈 회전수 증감, 부하 제어 및 소내 단독 운전 시에 속도 제어 기능을 수행하기 위해 전자 유압식(Electro-hydraulic Control) 조속 제어장치로 설계한다.

조속기의 속도 조정율은 전부하 범위에서 정격 속도의 1~10% 범위에서 설정 가능하도록 하여야 하며, 한국전력거래소(KPX)의 전력시장 운영규칙에 적합해야 한다.

터빈 속도 제어
설정된 속도 상승율로 정격 회전수까지 자동적으로 속도가 상승되도록 하는 기능을 갖도록 한다. 승속 시, 터빈 속도는 진동 및 열응력 상태를 분석하여 단계(Step)적으로 증가되도록 한다.

터빈 자동 기동 정지
터빈 자동 기동은 운전원의 기동 지령을 받아 다음과 같은 기능이 자동 수행되도록 한다.

플랜트 자동 기동정지(Automatic Start-up & Shut-down System) 기능을 적용

냉간기동, 난간기동, 열간기동에 따른 자동승속제어(Auto Run-up Control)

보조 계통 운전 점검 (Drain Valve, Vent, 증기 밀봉 계통, 진공발생기(Vacuum Ejector) 유압 계통, 윤활유 계통 등)

보조 계통 제어

논리(Sequence and Interlock) 제어

보조 기기 계통은 각 계통별로 개별 자동 운전되거나 발전소 부하 제어 계통과 연계 운전 되도록 한다.

(가) 또한 주 제어반에서 원격 자동/수동 운전되거나 현장 수동 조작이 가능해야 한다. 제어 계통은 필요한 운전 조작 횟수를 줄이며 오동작으로 진행되는 것을 방지하도록 설계한다. 발전소의 연속적인 운전을 유지하기 위해 예비(Standby) 기기는 필요 시 자동 기동 상태에 놓일 수 있도록 한다. 운전원이 자동 모드에 두지 않는 한 예비 기기가 자동 기동되지 않도록 논리 제어 계통이 구성되도록 한다.

(나) 기기가 운전, 자동 기동 대기 및 정지 모드에 놓이면 주제어반의 지시 램프나 LCD상의 표시로써 그 모드 상태가 분명하게 표시되도록 한다.

논리 제어회로는 주 제어기 고장 시에도 연속 운전이 가능하도록 후(Back-up) 제어 기능을 두어야 한다. 논리 제어 계통은 최소한 다음과 같다.

(가) 냉각수 계통

(나) 연료유 계통

(다) 보조 증기 계통

(라) 급수 계통

(마) 주 증기 계통

(바) 터빈 발전기 보조 기기 계통

(사) 급수 가열기 추기, 배기 및 배수 계통

(아) 기타 계통

보조 설비 논리 제어

주요 제어 계통과 연관이 적고 독립적으로 운전되는 보조 설비 제어 계통은 가능한 한 프로그램형 논리 제어기로 수행해야 한다. 그 계통은 다음과 같다.

(가) 제매기 계통

(나) 수처리 계통

(다) 전기 집진기

(라) 기타

보조 제어

탈기기(Deaerator) 제어
탈기기 수위 제어는 수위 제어기에 의해 보충수(Demi. Water) 공급량으로 조절하며, 탈기기 압력 제어는 증기 압력 제어 밸브에 의해 일정 압력이 유지되도록 한다.

공기 예열기(Air Preheater) 온도 제어
공기 예열기의 공기 인입구측 저온부 온도는 공기 예열기 입구 공급 온도와 출구 가스 온도의 평균값으로, 공기 예열기 전단 입구 공기 덕트에 설치된 공기 예열기의 증기 유량을 조절하며 제어한다.

분무 증기(Atomizing Steam) 제어
분무 증기 압력 제어는 버너에 적절한 압력의 증기가 공급되도록 압력 제어 밸브에 의해 조절되도록 한다.

보조 증기 제어
보조 증기는 추기 또는 보조 증기 헤더의 압력 및 온도가 일정하게 조절되도록 한다.

열공급 시설 제어 계통

종속(Cascade) 차압 제어
열 사용자의 말단 차압 신호의 전송에 의하여 펌프 속도를 제어하며 열 사용자의 부하가 급속히 변화 시 신호 전송 속도와 압력 변화의 시간 지연에 대한 영향을 최소화하기 위하여 열공급 지역 내의 말단사용자 차압과 열원 설비 지역 내의 배관망 차압 신호를 감지하여 종속 차압 제어가 되도록 한다.

공급 온도 제어

열교환기의 응축수 수위 제어
열교환기 온수통(hot well)의 응축수 일정 수위 유지는 수위 조절 밸브에 의하여 제어되도록 한다.

콘덴서로 유입되는 고온수 온도 제어
사용자 부하의 사용량이 CHP 열생산량 보다 적을 시 잉여 열 부하량은 응축기(Condenser)로 유입시키게 되며 이는 냉각탑의 냉각 수량의 조절에 의해 열교환기로 회수되는 지역난방 운전모드의 회수온도 기준에 적합토록 제어한다.

축열조 압력 제어
축열조 내에 외부로부터 공기의 유입에 의한 부식 방지를 위해 항상 500㎩ 정도의 압력이 축열조 상부에 유지되도록 한다.

열원 시설의 기본 운영 기준

열 수송관 계통의 안전을 위하여 온도 및 압력 제어 기능을 각 지역난방 순환수 펌프 운전 모드에 적용한다.

열공급 시설 및 열사용 시설의 자동화(On-line)로 운전의 효율을 높인다.

열전용 보일러 프로세스 제어 계통

운용 개념

열병합 발전 설비가 정상 가동 되기 전 초기 난방수 공급 시

지역난방 열부하가 열병합 발전설비의 열생산 용량을 상회할 경우

연소 공기 제어 계통
연소 공기 제어는 노 내의 안전을 도모하고 공기/연료 비율을 안정된 연소가 되도록 유지하면서 보일러 마스터 제어부의 부하 요구 신호에 따른 연료 유량에 대응하여 개별로 공기 유량을 공급해야 한다. 연소 과정에서 항상 공기 유량이 연료 유량보다 많은 상태(Air Rich)를 유지하며, 안정된 연소가 되도록 한다. 또한 적절한 연소 가스 온도를 유지하여 질소 산화물 발생을 억제하며 최소한 다음과 같은 기능을 갖도록 한다.

공기 유량 하한 제한

공기 유량 / 온도 제어(공기예열기 채택 시)

과잉 공기 유량 제어

연료 제어 계통
연료 제어는 안정된 연소가 되도록 공기/연료 비율을 일정하게 유지하면서 보일러 메인(master) 제어부의 부하 요구 신호에 대응하여 개별로 연료량을 공급하도록 해야 한다.

드럼 수위 제어

운전 중에 보일러 부하에 맞는 급수량을 공급하고 드럼 수위가 일정한 수위로 유지되도록 제어되어야 한다.

저부하(30% MCR)에서는 드럼 수위로 직접 급수 제어 밸브(Feed Water Control Valve)의 개도를 조정하는 1요소 제어를 하고 저부하 이상에서는 드럼 수위에 급수 유량 신호 및 증기 유량 신호를 선행 제어 신호로 하는 3요소(three elements) 제어한다.

탈기기 제어
탈기기의 압력은 공급 증기 압력 제어기에 의해 일정하게 유지되도록 하고 탈기기 저수조 수위는 수위 제어기에 의해 보충수 (연수) 공급량을 제어한다.

4.3.3 트립 및 보호인터록

트립 및 보호 인터록 계통은 운전원에게 위험을 초래하거나 열병합 발전소 및 지역난방 공급 계통의 주요 기기에 손상을 줄 수 있는 위험한 사고를 미연에 방지하기 위해 신속하고 정확하게 대응하여 동작되도록 설계해야 한다.

일반

오동작 또는 오검출로 인한 발전소 정지 사고를 방지하고 열병합 발전소의 신뢰도와 이용 율을 향상시키기 위해 "2 out-of 3" 트립 논리 개념을 적용한다.

열병합 발전소 트립 및 보호 인터록 계통은 무정전 교류 전원 220V 계통 전원에 의해 동작되고 소내 모든 교류 전원이 상실되었을 때 전원은 축전지에 의해 전원이 공급되어지도록 한다.

DH 계통의 트립에 관련된 기기들 즉 감지기(Sensors) 및 엑츄에이터(Actuators)와 같은 트립핑 기기(Tripping Devices)는 “여자시 트립(Energized-to-Trip)” 되는 원리를 기본으로 하고 보일러 보호 시스템(Boiler Protection System)은 비여자시 트립(Deenergized-to-Trip)의 원리를 적용한다.

발전소의 트립 계통은 트립 발생 원인과 진행 상황을 판단키 위해 사고 분석기 및 분산제어설비의 사고 분석 기능에 각각 출력을 주도록 한다.

트립 및 보호 인터록에 관련된 모든 기기들은 제어 기기나 감시 기기와는 별도로 설치되고 물리적, 전기적으로 격리시키며, 회로 구성은 하드와이어(Hardwire)로 한다.

비상시 설비 수동정지가 가능하도록 비상정지 조작반(Emergency Shut-down System)을 적용하며, 주제어 데스크에서 수동 트립이 가능하도록 설계하며 수동 트립이 보조 계통일 경우에는 해당 보조 계통만 트립되고 나머지 계통은 운전을 계속할 수 있도록 한다.

수동 트립 계통은 트립원인이 모두 제거되어야 재기동(Reset)할 수 있도록 한다.

보일러 보호

보일러의 안전과 기기를 보호하기 위하여 보일러 관련 설비의 트립이나 이상 상태 발생시 주 연료를 차단(MFT) 한다.

최소한 NFPA 85C에서 요구한 다음과 같은 조건이 발생할 경우에 보일러가 트립 되도록 한다.

운전원에 의한 수동 트립

압입 통풍기 트립

노 내 압력 ‘이상 고, 저’

전 버너 화염 상실

드럼 수위 ‘이상 고, 저’

전 버너 정지

제어 전원 상실

보일러의 수축(Implosion)과 팽창(Explosion)을 방지하기 위하여 각종 댐퍼의 인터록은 NFPA의 요구 조건에 따른다.

터빈 보호

터빈 계통을 보호하기 위하여 터빈 관련 설비가 이상 상태로 되었을 때, 터빈의 관련 밸브(차단 밸브, 제어 밸브)를 급속히 닫아 터빈 관련 설비가 보호되도록 한다.

최소한 다음과 같은 조건이 발생할 경우에는 터빈을 트립 시키도록 한다.

운전원에 의한 수동 Trip

전기적 터빈 과속도 Trip

베어링 메탈 온도 ‘고’

베어링 오일 압력 ‘저’

제어유압 상실 Trip

고진동 Trip

배기(Exhaust Hood) 압력 ‘고’

보일러 트립

분산제어설비 Fail (DCS제어 시)

Differential Expansion ‘고’ (Axial Displacement)

터빈측에 기계적인 과속도 감지 장치를 독립적으로 설치하여 터빈 과속도 시 기계적으로 트립 되도록 한다.

4.3.4 경보계통

경보 계통은 열원 설비의 중요 계통이나 기기의 고장 또는 이상 상태를 운전원에게 주지시키기 위한 설비로 분산제어설비에 의해 Monitor상에 모든 경보 상태를 표시하도록 하고, 열원 설비의 정상적인 운전 유지 및 안전 운전 확보에 직결되는 곳의 이상 상태와 기기의 그룹별 이상 상태를 항시 표시 할 수 있도록 한다.

열원 설비의 중요 계통 또는 기기의 이상 상태 발생시, 운전원이 정확한 조치를 할 수 있도록 분산제어설비의 운영자 작업 스테이션(Operator Work Station)에 표시되어 운전원이 계통 또는 기기의 이상 상태를 인식할 수 있어야 한다.

경보를 발생해야 할 계통 또는 기기의 선정 기준은 다음과 같다.

보수시 오랜 시간이 요구되는 중요한 기기

위험한 상태를 야기시키거나 운전원의 안전이 요구되는 기기

기기의 트립(Trip)을 야기 시킬 중요한 기기

경보 계통은 무접점식 전자 모듈 방식을 사용해야 한다.

정상 상태 시 경보 접점은 열림(Normal Open)접점 상태이며, 이상 시(경보 발생 시) 닫힘(Fail Closed) 접점 상태가 되도록 한다.

전자 모듈, 경보창 및 단자반은 장래 확장을 위해 20%의 예비 능력을 갖도록 한다.

경보 계통은 경보음 제거(Silence), 확인(Acknowledge), 리셋(Reset) 및 램프테스트(Ramp Test)푸쉬버튼을 둔다.

경보음과 복귀 경보음은 90㏈(A)를 넘지 않도록 하고, 소리의 크기와 주파수를 임의로 조절할 수 있도록 한다.

경보 계통에는 무정전 전원 220V 교류 전원이 공급된다.

경보 계통은 모든 운전 조건하에서 안전하고 신뢰성 있게 동작되도록 설계한다. 이 계통의 동작 시퀸스는 ISA-A.18.1의 R-1-2-9에 따르며, 그 시퀸스는 다음과 같다.

라인	현장 접점	푸쉬버튼 조작	시퀸스 상태	경보창	경보음	정상 복귀 경보음
1	정상	-	정상	꺼진 상태	없음	없음
2	비정상	-	경보	빠른 점멸	발생	없음
3	정상 또는 비정상	경보음 제거	경보음 중지	빠른 점멸	없음	없음
4A	비정상	확인	확인	점멸 멈춤	없음	없음
4B	정상	확인	-------- 라인 5로 --------
5	정상	-	복귀	느린 점멸	없음	설정시간발생
6	비정상	-	-------- 라인 2로 --------
7	정상	리셋	정상	꺼진 상태	없음	없음

4.3.5 감시계통

병합 발전 계통 및 지역난방 공급 계통의 비상 정지 기간을 최소화하고 이용율을 향상시킴으로써 주요 설비를 안전하고 신뢰성 있게 운전하기 위해서 최소한 다음과 같은 감시 계통을 설치한다.

모든 측정치와 분석치가 주제어반의 감시 계기 및 Monitor에 나타나야 하며 감시 계통 이상시 주 제어반에 경보를 발생토록 한다.

화염 감지 계통(Flame Detecting System)
버너 관리 계통의 화염 감지 계통(Flame Detecting System)은 아래 기준이 버너 관리 계통의 공급 시에 준용된다.

화염 감지 계통은 각 개별 버너에 공급되어야 한다.

센서 형식은 연료가 오일일 경우 적외선 감지 형식(Infrared Detector Type), 연료가 가스(Gas)일 경우 자외선 감지 형식(Ultra Violet)의 것이 바람직하다. 센서는 UL 또는 CE의 승인품이어야 한다.

점화기의 감시를 위한 독립된 계통이 공급되어야 한다.

각 계통은 연속적인 자기 진단(Self-Checking)을 수행하는 기기를 구비하여야 된다. 화염의 상실 시에는 자동으로 연료를 차단 및 버너를 정지시키고 경보를 발해야 한다.

단일 기기의 고장 및 전원 차단에 의한 영향은 개별 버너에 한해야 한다.

화염 감지기는 열에 의한 손상을 보호하도록 적절한 냉각 매체가 공급되어야 한다.

폐쇄 회로 텔레비전 계통

주 보일러 시설의 감시를 위해 다음과 같은 폐쇄회로 텔레비전(CCTV)를 공급해야 한다.

화염 감시 (Flame Detecting) 및 가스 터빈실(Gas Turbine Room)

드럼 수위 감시

연돌 배출 Gas 감시

노 내 화염 감시 계통

운전원이 노 내 화염을 쉽게 감시할 수 있도록 노내화염 감시용 컬러 모니터를 수직 감시반에 설치한다.

카메라는 삽입 자동 복귀형이 사용되며 노 내 먼지나 재 등으로 더럽혀 지지 않도록 압축 공기 퍼지형으로 한다. 또한 화염 상태를 자세히 확인할 수 있는 줌(Zoom) 렌즈 기능을 갖춘 제품을 공급해야 한다.

카메라의 작동, 보호 및 설치를 위한 외함을 구비해야 한다.

연돌 가스 및 드럼 수위 감시 계통
연돌 가스 및 드럼 수위 감시용 컬러 모니터를 수직 감시반에 각각 설치한다.

카메라 렌즈 및 부속품의 열화 방지 및 기능 보호를 위한 공기 필터, 냉각용 공기 공급관, 건조기(Dryer) 등의 필요 사항을 완벽히 구비해야 한다.

모든 카메라와 모니터는 컬러(Color) 타입 이어야 하며, 모니터는 중앙제어실의 운전원이 감시하기 용이한 곳에 설치해야 한다.

모든 모니터는 눈부심 방지용 후드(Hood)를 갖추어야 하며 무반사 형식이어야 한다.

초점 조절, 빔(Beam) 전류 조절등과 같이 때때로 조절이 필요한 제어장치는 카메라를 분리하지 않고 쉽게 조절 가능해야 한다.

외부에서 초점 조절을 위한 조작 장치를 구비하여야 하며, 각 모니터에 설치되어야 한다.

비디오 튜브(Video Tube)를 제외한 모든 감시 계통은 완전한 I.C화되어야 한다.

카메라는 5 lux 이하의 투사 조명에서도 밝고 선명한 화면을 제공해야 한다.

정격 전압의 ±5% 전압 변동에서도 현저한 영상의 저하 또는 변화가 없어야 하며, 470 line 이상의 수평 해상도를 유지해야 한다.

특수한 외함 구조나 어떠한 조정이 없이도 기본 카메라가

20 ℃~60 ℃에서 정상동작 해야 한다.

60℃의 주위 온도 조건하에서 영상의 저하나 변화를 초래하지 않고 동작할 수 있도록 전체적인 카메라 설계가 이루어져야 한다. 주위 상대 습도가 100%까지 상승하더라도 카메라 성능에 영향이 없어야 한다.

수급인은 만족할 만한 감시 계통을 제공하기 위해서 현장 조사를 상세히 실시해야 한다. 즉, 카메라의 정확한 위치 선정 및 보호 방법 등이 강구되어야 한다.

진동 감시 계통 (Vibration Monitoring System)

회전체의 진동을 감시하기 위해 최소한 다음의 대상을 측정하여 분산 제어 설비에서 감시해야 한다.

압입 통풍기 (FDF)

급수 펌프 (BFP)

터빈 / 발전기

지역난방 순환수 펌프

기타 필요한 설비

측정 및 분석된 값은 기록, 경보 및 트립용으로 이용하며, 설정치는 계통 설계 요건에 따른다.

제매기 제어 계통 (Soot Blowing Control System)

제매기 계통 제어는 보일러 기능의 중요한 부분으로서 상세 기술규격은 기계 부분의 상세 설계 내용을 참조한다.

제매기 계통은 플랜트 제어장치와는 별도로 독립된 장치로 제공되며, 보일러 공급자가 관련 제어판넬을 현장과 중앙제어실에 공급해야 한다.

조작용 누름 스위치, 표시등 등이 중앙제어실의 제매기 판넬의 삽입 판넬(insert panel)에 설치되며, 수동 및 자동 운전이 되어야 한다.

제매기 시스템의 상태와 경보신호는 분산제어설비계통에 연결되어야 한다.

종합 출력 지시계
생산 열량, 공급 열량, 생산 전력, 에너지, 외기 온도, 날짜 및 시간, 총 출력 값을 지시하기 위한 종합 출력 지시계가 중앙제어실 대형 다중화면 측면에 1set 설치되도록 한다.

환경 감시

Oil 보일러의 경우는 배출 가스 감시용으로 다음의 분석기가 연돌에 설치된다.

SOx

NOx

Dust

Smoke

CO

유량계(Flow)

온도(Temp)

산소(O2)

LNG 보일러의 경우는 대기 환경 보존법의 배출 허용 기준에 따라 가스류, 전기 또는 경질유(경유, 등유, 휘발유, 납사)만을 사용하여 간접 가열하는 연소 시설은 당해 시설에 한하여 배출 시설에서 제외된다.

NOx

유량계(Flow)

온도(Temp)

산소(O2)

일산화탄소(CO)

4.3.6 분석계통

수질 분석 계통은 증기 및 급수의 오염으로부터 각종 기기를 보호하고, 주요 배관의 부식 등을 방지하기 위하여 계통의 중요한 지점에서 증기 및 급수를 채취하여 지정된 성분을 분석, 지시, 기록 및 경보할 수 있도록 설계한다.

기본요건

수질 분석 계통은 발전소 공정 계통으로부터 시료를 연속 채취하여 자동 분석되도록 해야 한다. 또한 이 계통은 모든 시료와 분석치를 시료 감시반에 집중화 시켜 감시가 용이해야 하며, 시료분석원이 직접 실험실 분석을 위한 수동 채취(Grab Sample)도 용이하도록 설계한다.

이 계통의 설비들은 각 분석기가 요구하는 최적의 압력, 온도, 유량 조건을 만족시킬 수 있도록 설계되어야 한다.

일차 시료 냉각기(Cooler)와 냉각기(Chiller)의 냉각수는 기기 냉각수로부터 공급받는다.

시료 중 오염된 시료는 드레인 헤더를 통하여 외부로 배출하고, 오염되지 않은 시료 수는 회수되도록 설계한다.

시료수 처리, 분석 및 감시 / 제어를 위한 현장 시료 감시반이 구비되어야 한다.

시료 분석용 분석기는 최소한 전기 전도도, pH, 용존산소, 실리카를 둔다.

각 분석기에서 분석된 값은 시료 감시반의 기록계 및 분산 제어 설비에 입력되도록 한다. 또한 분석된 값이 설정치를 초과할 경우에는 현장 시료 감시반에 경보를 발하고, 주제어실에 그룹 경보를 발해야 한다.

기타 설비로는 시료 회수 펌프, 냉각수(Chilled Water) 순환 펌프, 이차 냉각기, 냉각기(Chiller), 시료 회수 서어지 탱크 등을 설치한다.

발전소 시료 채취점은 최소한 다음과 같다.

보일러 드럼 (Drum)

탈기기 출구

급수 펌프 출구

절탄기 입구 (Economizer Inlet)

과열기 출구

응축수 계통 (Condenser)

가스분석 계통

가스 분석 계통은 연소 가스에 포함된 SOx, NOx, 분진 농도, 산소 및 가연성 가스를 분석 및 감시하는 기능을 가진다. 또한 배출 가스 분석치는 환경 관리 지도 관청에 전송할 수 있는 설비를 갖추어야 한다. 기기 및 전송규격은 환경관리 지도 관청에서 요구하는 규격에 부합되어야 한다.

산소 분석 장치는 감지부(Probe)가 공정에 직접 설치되는 지르코니아(zirconia) 형식을 사용한다.

기타 분석 장치는 촉매식 감지기를 사용한 가능한 한 직접 삽입형을 사용한다.

분석기는 발전소 운전 중 교정, 점검이 가능토록 하고 교정(Zero/Span)에 필요한 장치가 부착되도록 한다.

각 분석 장치는 감지기, 제어장치, 기록계, 경보기 등의 기능을 가지며 필요시 측정 및 분석 데이터가 분산 제어 설비의 입력용으로 사용 가능해야 한다.

분석 기기는 고신뢰도 운전이 입증된 제품이어야 하며 분석기의 초기 동작시의 데이터는 사용치 않는다.

연돌 부근에 설치하는 기기는 NEMA 4의 환경기준 조건에 따른다.

4.3.7 현장감시 계통

(일반)지역난방설비에 관련된 현장계측제어 설비에 대한 일반적인 기준과 최소한의 요구조건이며, 현장 요건에 따라 변경할 수 있다

현장 계측기 및 제어기기는 현장 조건에 적합해야 한다. 모든 현장 기기는 NEMA4 이상의 외함 기준을 가지고 있어야 한다.

방폭기기는 IEC79와 같은 국제적으로 인정된 기준에 따라 설계 제작되어야 한다.

모든 공기식 계기에는 필터 및 게이지를 포함한 개별적인 감압 밸브를 취부해야 한다.  

1.1 목적

이 기준은 산업 환경 설비의 자동 제어 부분에서 필요한 최소한의 설계 지침을 제시함으로서 산업 환경 설비가 안정적이고 효율적으로 운영 되도록 하는 것을 목적으로 한다.

1.2 적용 범위

이 기준은 다음과 같은 산업 환경 설비에 대한 설계에 적용한다.

(1) 생활폐기물 소각시설의 자동제어설비 설계

(2) 하수처리시설의 자동제어설비 설계

(3) 열병합발전시설의 자동제어설비 설계

(4) 지역난방시설의 자동제어설비 설계

(5) 석유비축 및 송유관 시설의 자동제어설비 설계

(6) 가스공급시설의 자동제어설비 설계

(7) 수문 및 갑문설비의 자동제어설비 설계

(8) 생활폐기물 이송관로 및 자동집하시설의 자동제어설비 설계

(9) 중수처리시설의 자동제어설비 설계 등

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

KDS 31 90 05에 1.3.1 관련법규에 따른다.

1.3.2 코드 및 표준

1.3.2.1 대한민국 코드 및 표준

(1) KDS 31 90 05에 1.3.2 대한민국 코드 및 표준에 따른다.

(2) 이 기준은 국제 전기 기술위원회(IEC: International Electrotechnical Commission)의 규격을 적용할 수 있으며, 이 기준에 표시되지 않은 공통적인 표준은 산업환경설비 설계 일반사항(KDS 31 90 05)의 적용기준과 참고기준에 따른다.

1.3.2.2 국제 코드 및 규격

(1) KDS 31 90 05에 1.3.2 국제 코드 규격에 따른다.

(2) 국내기준과 해외 중요기준(IEC, NEC)의 내용이 상충되는 경우 국내의 법규에서 정한 경우가 아닌 항목에 대하여는 해외 기준이 기술적으로 타당한 경우에 이를 적용할 수 있다.

1.3.2.3 기타

KDS 31 90 05에 1.3.2.3 기타에 따른다.

1.4 용어의 정의

감시제어시스템(Monitoring & Control System): 유⋅무선통신을 이용하여 구내 설비 및 원격지 설비를 감시제어하기 위한 감시제어설비 일체를 말한다.

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition, 감시 제어 및 데이터 취득): 아날로그 또는 디지털 신호를 사용하여 원격장치의 상태정보 데이터를 원격장치(Remote Terminal Unit)로 수집, 수신⋅기록⋅표시하여 중앙 제어 시스템이 원격 장치를 감시 제어하는 시스템을 말한다.

CCMS(Central Control & Monitoring System, 중앙 제어 감시 시스템): 개별 기기의 운전 상태에 대한 감시와 제어기능을 중앙에서 일괄 조작을 통해 수행하는 제어 및 감시 시스템이다.

RCS(Remote Control Station, 원격 제어 스테이션), RTU(Remote Terminal Unit, 원격 단말 장치): RCS와 RTU는 논리 연산부, 제어부, 입･출력모듈, 통신모듈, 전원모듈 등으로 구성되며, 기본기능으로 원격 주요지점에 대한 감시제어를 유⋅무선 통신설비를 이용 중앙조정실에서 감시제어 및 통계⋅기록업무가 수행되도록 한다. 또한 전체 설비의 효율적 관리를 위하여 설비 간에 유선 또는 무선을 통한 상호 데이터 통신이 가능하도록 해야 한다.

SCADA서버: RCS와 RTU로부터 입출력 구동기(I/O Driver)를 통한 데이터 통신으로 설비의 감시 및 제어를 수행하는 서버 컴퓨터를 말한다.

데이터베이스(Database): 논리적으로 연관된 하나 이상의 자료의 모음으로 그 내용을 고도로 구조화함으로써 검색과 갱신의 효율화를 꾀한 것이다. 즉 여러 개의 자료를 조직적으로 통합하여 자료 항목의 중복을 없애고 자료를 구조화하여 저장시켜 놓은 자료의 집합체를 말한다.

DB(Database)서버: SCADA 서버에 의해 수집된 프로세스 정보를 데이터베이스화하여 관리자 및 운영자에게 필요한 정보를 제공하며 기타 응용프로그램으로 분석, 통계 등의 계산 기능을 수행하는 서버 컴퓨터를 말한다.

DCS(Distributed Control System, 분산 제어 시스템): 하나의 중앙처리장치(CPU)를 여러 개의 작은 중앙처리 장치로 나누어 기능별로 분리하여 각 플랜트(공정)에 알맞은 단위 서브시스템으로 분리하고 각 소단위 시스템에서는 각각의 주어진 역할을 수행하며, 상호간에 통신 네트워크로 연결하여 분산 설치된 시스템을 말한다.

DDC(Direct Digital Controller, 직접 디지털 제어기): 아날로그 조절기 대신에 마이크로컴퓨터의 제어 로직에 의하여 조작부를 움직이는 제어 장치로서 각종 검출기로부터의 전자적 신호(Analog)를 받아 수치화(Digital)하여 이 수치에 대한 수리적 연산을 하는 장치이다.

PLC(Programmable Logic Controller, 프로그래머블 로직 컨트롤러): 기존 현장 제어반 내 릴레이, 타이머, 카운터 등의 유접점을 결선(Hard Wiring)으로 구성하는 방식을 프로그램(Soft Wiring)방식으로 대체시켜, 단위설비들에 대한 시퀀스제어가 가능하며 중앙 집중형 네트워크를 구성하여 신호를 전송하여 운영하는 시스템을 말한다.

HMI(Human Machine Interface, 사용자 기계 인터페이스): PLC의 고기능화와 개방형 DCS 또는 SCADA의 도입확대로 인하여 사람, 즉 유저와 기계를 인터페이스 하는 데 좀 더 효율적으로 접근하고 변화에 응답하기 편하게 설계된 소프트웨어 툴을 말한다.

프로토콜(Protocol)

(1) 컴퓨터 또는 기기들 간의 정보교환을 원활하게 하기 위하여 정한 여러 가지 통신규칙과 방법에 대한 약속, 통신의 규약을 의미한다.

(2) 일반적으로 기종(機種)이 다른 컴퓨터는 통신규약도 다르기 때문에 기종이 다른 컴퓨터 간에 정보통신을 하려면 표준 프로토콜을 설정하여 각각 이를 채택하여 통신망을 구축해야 한다.

필드버스(Field Bus): 기존의 여러 가닥의 케이블로 접속된 하부기기를 하나의 통신선으로 연결하는 네트워크 기술로 입출력용 제어기기가 생산현장에 분산되는 형태를 취한다고 해서 생산현장을 위미하는 “필드”와 “통신”을 의미하는 “버스”를 합하여 필드버스라고 한다.

CAN버스(Controller Area NetWork Bus): 자동차 배선의 한계를 극복하기 위해 Bosch사가 1980년대 중반에 개발한 CAN 버스는 자동차 어플리케이션뿐만 아니라 산업용 장치 네트워킹 프로토콜로서도 이용할 수 있다.

1.5 기호의 정의

(1) KDS 31 90 05에 기호의 정의의 도서 작성기준을 따른다.

(2) P&ID에 표시되는 계기 및 부호는 ISA-S5.1에 기초하여 작성한다.

(3) 제어 전개도(Schematic Diagram)는 ISO 14617-5 : 2002의 인식 기호에 따라야 한다.

(4) 순차 및 논리도는 IEC 848의 심벌에 따라 작성되어야 한다.

1.5.1 사용단위 기호

KDS 31 90 05에 1.5.1 사용단위 표기법의 도서 작성기준을 따른다.

1.6 시설물의 구성

해당사항 없음

1.7 해석과 설계원칙

해당사항 없음

1.8 설계 고려사항

해당사항 없음

1.9 신규기술적용

KDS 31 90 05의 기준에 따른다.

1.10 구조설계도서

해당사항 없음

2. 조사 및 계획

2.1 조사 및 계획 일반

감시⋅제어설비는 대상 시설의 시설용량 및 운영형태, 처리방식, 장래의 확장성, 경제성 등을 충분히 검토하여 최적의 설비로 선정한다. 또한 감시⋅제어설비 구축에 있어서 아래의 사항에 관하여 항목별로 검토하고 이들을 종합적으로 판단하여 그 시설에 적합한 시스템을 구성해야 한다.

2.2 조사

(1) 사전조사

① 설계조건(이용 가능한 기존 기술과 향후 신기술의 타당성) 검토

② 유틸리티 계획 및 열․물질수지의 타당성 검토

③ 제어실의 위치와 소요 건축면적의 요구조건

④ 공정상의 요구사항

⑤ 시공조건(공정의 실현 가능성과 제어모델의 우열성 등) 타당성 검토

⑥ 운전조건, 경제성

⑦ 사업장규모, 처리방식, 관리형태 등에 대하여 조사하여 대상 처리시설의 유지관리에 적정한 방식을 검토한다.

⑧ 중앙조정실에서 처리해야 할 제어항목, 설정항목, 데이터 관리항목 등에 관하여 조사한다. 감시⋅제어의 형태, 제어기능의 분담범위에 대해 검토하고 각 설비 및 처리상황을 정확하고 효율적으로 파악하기 위하여 필요한 항목을 선정한다.

2.3 계획

(1) 계획 및 방침

① 당해 설비 종합계획 및 이와 여과된 공정, 토목, 건축, 기계, 전기 분야와의 연계성 계획 및 방침

② 각 공정별 설계온도, 설계압력, 정상운전 온도, 정상운전 압력 및 정상운전조건, 제어시스템 장치 습도조건

③ 검출부의 방식 및 위치선정, 프로토콜의 선정, 제어방식, 공정별 운전 방법, 안전성 등 (필요시 향후 확장성에 대해 설명)

④ 신기술 적용 가능성

(2) 주요 시공 계획

(3) 주요 자재 사용 계획

(4) 시공 공정 계획

(5) 시스템 구축 계획

① 주요시스템 운영 계획

② 통신망 구성 및 하드웨어 설치(네트워크 포함) 계획

③ 백업 및 보완 대책

2.3.1 구성기기

사업장의 동별 RCS 배치계획에 의해 전송장치, 전원설비, 제어장치의 기능분산, 설치분산화에 대하여 계획한다.

2.3.2 시스템의 신뢰성

감시⋅제어 시스템은 대상시설을 안정적, 효율적으로 운전하는데 필요하므로 시스템 가동률을 높게 하여 이상 발생 시에도 안정한 운전을 계속할 수 있어야 한다. 또한 대체수단이 강구된 시스템이 요구된다.

2.3.3 시스템의 개방형 구조

시설의 확장성, 유동성 및 유지보수 등의 변동요소가 많으므로 이에 대비하여 감시⋅제어설비도 확장 및 변경이 용이하도록 하드웨어와 소프트웨어의 구조는 개방형으로 계획해야 한다.

2.3.4 전체설비의 부합성

전체계획 안에서 경제성을 고려하여 초기에 어느 정도의 기능을 필요로 하지만 증설 시 가동시설의 영향, 타시설과 연계할 수 있도록 계획해야 한다.

2.3.5 통합운영

통합운영을 위한 감시⋅제어항목의 선정, 네트워크 구성방식, 공정자동화 사항을 정확히 파악하여 통합운영센터에서 통합운영이 가능하도록 계획해야 한다.

2.3.6 감시⋅제어설비 선정

감시⋅제어설비는 유지관리가 편리하고 확장이 용이하며 안정성과 신뢰성이 확보된 경제적인 시스템으로 한다.

2.3.7 시스템의 신뢰성 확보 방안

(1) 제어장치의 분산설치

① 분산설치: 공정마다 분산설치하면 신뢰성은 높게 되지만 경제성이 떨어지기 때문에 사업장 시설규모에 맞추어 고장에 의한 영향범위를 최소화 하도록 분산설치를 계획한다.

② 증설시 대응: 증설 시 기 설치된 자동제어기기와 연관되는 경우에 정지가 필요하므로 이 경우 수동운전을 할 수 있도록 구성하여 처리능력을 최소한으로 유지할 수 있도록 고려한다.

(2) 중요설비의 이중화
중앙 감시⋅제어설비의 주 컴퓨터, 통신선로, RCS(원격제어시스템)의 CPU(중앙처리장치), 통신장치 및 기기의 전원부 등 중요부분에 대한 이중화 구성을 해야 한다.

(3) 전원 공급 장치

① 전원 공급은 무정전 전원장치를 사용하고 이들의 용도, 목적 및 사업장의 크기에 따라 통합 전원장치 혹은 개별 전원장치를 사용한다.

② 전원의 구분은 감시⋅제어설비의 현장제어설비, 계장부, 릴레이부 등을 그룹마다 분할하여 신뢰성을 확보하도록 별도의 전원 배전반을 설치한다.

3. 재료

3.1 재료 일반

(1) 본 기준에서는 산업 환경 설비 내의 다양한 통신 중에서 상호 호환성에 가장 영향을 많이 미치는 메인 백본망의 프로토콜에 대해 기준을 제시한다.

(2) 프로토콜은 KS 규격을 갖춘 공용 프로토콜(Open Protocol) 선택을 원칙으로 하며 나머지는 보조적인 통신망으로 선택하는 것으로 기준을 제시한다.

3.2 재료 특성

3.2.1 PROFINET / PROFIBUS

(1) 개요

① PROFIBUS는 독일의 지멘스 주도로 시작되었으며, PLC 기반의 공장자동화 분야에 많이 사용되다가 점차 시스템분야로 사용 범위가 확장되고 있다.

② IEC 국제표준이자 KS 표준이며 일반 필드버스용의 PROFIBUS-DP와 공정제어용인 PROFIBUS-PA, 그리고 산업용 이더넷인 PROFINET 등의 종류가 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① 공통: KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② PROFIBUS-DP: KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type3 CP3/1

③ PROFIBUS-PA: KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type3 CP3/2

④ PROFINET: KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type10

3.2.2 EtherNet/IP

(1) 개요
Ethernet (IEEE 802.3)에 기초를 두고 있으며 전송 계층으로 TCP/IP와 UDP/IP를 사용한다. IEC 국제표준이자 KS 표준이며 현재 공장자동화와 기업용 네트워크 등으로 다양하게 사용되고 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type2 CP2/2

3.2.3 EthernetCAT

(1) 개요
독일의 PC기반의 자동화 전문업체인 Beckhoff Automation가 제안하였으며 IEC 국제표준이자 KS 표준이다. 공작 기계 및 산업설비, 빌딩 도시 제어 등의 분야 등에 적용되고 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2(산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type12

3.2.4 RAPIEnet

(1) 개요
국내기업(LS산전)에서 제안하여 KS 표준뿐만 아니라 IEC 국제표준으로 등록된 산업용 통신망이다. 이더넷 기반의 실시간 데이터 전송을 보장한다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2/5-17 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일, 제5-17부: 필드버스 설치 - CPF 17 설치 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type21

3.2.5 CC-Link

(1) 개요
일본의 미쓰비시社에 의해 제안되었으며 IEC 국제표준이자 KS 표준이다. 반도체 전자부품, 자동운반, 전기기기, 화학 분야 등에서 사용되며 2014년에는 이더넷 기반 CC-Link IE까지 국제표준으로 등록하여 실시간 산업용 네트워크까지 갖추게 되었다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type18

3.2.6 DeviceNet

(1) 개요
독일 보쉬社에 의해 차량 네트워크용으로 먼저 개발된 CAN(Controller Area NetWork)통신에 기반을 두고 있으며 다시 Allen-Breadley사에 의해 DeviceNet으로 개발되어 ODVA(Open DeviceNet Vendors Association) 협회로 기술 이관 된 산업용 네트워크이다. IEC 국제표준이며 공장자동화 분야에 널리 적용되고 있다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일)

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type2 CP2/3

3.2.7 Ethernet POWERLINK

(1) 개요
호주 기업인 B&R에 의해 제안되었으며 프로토콜 개발 소스를 완전 공개한 IEC 국제규격의 실시간 이더넷(Real Time Ethernet) 통신이다. 동작 제어(Motion Control) 분야에서 많이 쓰인다.

(2) 상호 호환성
통신의 상호 호환성 확보를 위해서 KS 인증 제품을 사용해야 한다.

① KS C IEC61784-1/2/5-13 (산업 통신 네트워크－프로파일 － 제1부：필드버스 프로파일, 제2부：ISO/IEC8802－3 기반 실시간 네트워크를 위하여 추가된 필드버스 프로파일,제5-13부: 필드버스 설치 - CPF13 설치 프로파일

② KS C IEC61158(산업 통신 네트워크－필드버스 규격) Type13

3.2.8 BACnet

(1) 개요
건물 자동제어 분야에서 가장 널리 사용되는 표준 프로토콜로서 KS 규격(KS F ISO 16484-5)으로도 제정이 되어 있다, 건물 자동화 및 제어통신망에서 가장 우선적으로 설계에 고려되어야 할 통신 표준규격이다.

3.2.9 LonWorks

(1) 개요

① LonWorks는 에쉴론(Echelon)사가 처음으로 제안하였으며 이후에도 계속적인 기술표준 관리와 규격 확장 등으로 네트워크의 보급과 사업 활성화를 주도하고 있는 제어용 네트워크 시스템이다.

② LonWorks는 네트워크 구성의 토폴로지가 자유로운 편이기 때문에 향후 네트워크 구성의 변경 또는 네트워크 노드 수의 확장 시에 상대적으로 유연하게 대응할 수 있는 반면 개별적인 론 디바이스의 제품 단가가 다소 높아질 수 있는 내재적인 요소가 존재한다.

(2) 상호 호환성
LonWorks의 상호 호환성 확보를 위해서 론마크 인터내셔널에서 인증한 론마크(LonMark) 인증 제품을 사용해야 한다.

3.2.10 Modbus

(1) 개요

① 1979년 모디콘(Modicon)사에서 개발된 프로토콜로서 오랜 기간 동안 산업 제어 현장에서 널리 사용되어 그 성능이 입증된 개방형 프로토콜이다. 마스터/슬레이브 통신 방식이며 그 구조의 단순함으로 인해 하드웨어, 소프트웨어적으로 개발 비용이 상대적으로 적게 들면서도 기본 통신 기능에 충실하다는 것이 장점이다.

② Modbus 역시 다양한 통신매체를 선택할 수 있으며 최근에는 Modbus TCP를 이용한 방식이 널리 사용되고 있다.

(2) 상호 호환성
Modbus는 다음과 같은 Public Function Code를 가지며 이중에 최소 다음의 8개 Function Code는 필수로 지원해야 기기 간 원활한 통신이 가능하다. Modbus Poll의 무료버전 프로그램을 이용하면 이들 필수 Function Code의 지원여부는 판별할 수 있다.

01: Read Coil Status

02: Read Input Status

03: Read Holding Register

04: Read Input Registers

05: Force Single Coil

06: Preset Single Register

15: Force Multiple Coils

16: Preset Multiple Registers

3.2.11 OPC

(1) 개요

OPC(OLE for Process Control)는 마이크로소프트의 OLE 및 COM/DCOM 기술에 근거한 산업용 표준 네트워크이다. 일종의 미들웨어격인 OPC서버를 중간에 두고 HMI와 제어 컨트롤러와 필드 디바이스 간에 통신을 수행한다.

HMI 입장에서는 서로 다른 공급업체의 제어 기기나 센서 장비들에 종속되지 않게 되므로 상위 어플리케이션 구성에 더 집중할 수 있게 되어 산업 현장에 적합한 전용의 화면 구성이 용이하게 된다. 또한 소프트웨어 개발에서 통신과 관련된 개발비용이 줄어들게 되어 HMI 제작비용 자체도 줄어들게 된다.

(2) 상호 호환성

OPC도 OPC Foundation을 통해 인증을 주기는 하지만 OPC의 상호 화환성은 사실상 OPC서버에 의해 결정되게 된다. 그러나 OPC서버는 HMI업체도 컨트롤러, 디바이스 업체도 아닌 또 다른 전문 업체에서 제공하게 되므로 상호 호환성을 위해서는 OPC서버 선정에 신중해야 한다.

거기에 대한 판단기준은 해당 산업분야에 주요 컨트롤러, 디바이스에 대한 OPC 통합 실적이 오랜 기간 많이 쌓여 있는지 특히 나중에 확장이 예상되는 기기들과의 호환이 가능한지 사전에 확인하는 것이 중요하다.

3.3 제어 알고리즘

산업 환경 설비의 제어를 위하여 건축기계설비 설계기준의 제3편 자동제어설비의 제어 알고리즘들은 기본적으로 적용 가능해야 한다.

3.4 중앙 감시⋅제어설비

3.4.1 CCMS

CCMS는 운영자가 시설을 운영하는 데 필요한 시설물의 운영 상태와 제어정보를 제공하며 기본기능은 다음과 같다.

아날로그 및 디지털 데이터 표시

설비의 운전모드 변경, 제어 루프의 설정 값 조정

실시간 트렌드 및 이력 트렌드의 표현

알람 설정 및 표시

공정변수 테이블 표시 및 각종 설비의 조작 기능

각종 설비의 동작상태 표시

CCMS는 워크스테이션과 이에 부속되는 LED 모니터, 키보드, 마우스 등으로 구성되어 현장 감시⋅제어설비의 I/O 모듈과 제어기능을 사용하여 현장 설비들을 중앙에서 조작하고 감시하는 기능을 제공한다.

CCMS는 최소한 다음의 디스플레이 화면을 제공해야 한다.

개별 관제점(Point) 화면

그룹(Group) 화면

개요(Overview) 화면

트렌드 화면

3.4.2 공정화면의 구성

공정화면은 감시대상 시설물의 운영상태를 종합적으로 표시하는 개요(Overview) 화면을 갖추어야 하며 모든 관제점에 대하여 알람조건, 설정값의 편차, 아날로그 형태의 설정값 및 현장 지시값을 나타낼 수 있어야 한다. 한 화면에 표시할 수 있는 관제점의 수는 최소 100 포인트에서 최대 250 포인트까지 표현 가능하여야 하며 운영자가 필요시 Overview 화면에서 해당 Group 화면을 직접 호출할 수 있는 기능을 가져야 한다.

그래프(Graph) 화면은 아날로그나 디지털 입출력과 같은 제한된 수량의 관제점에 대한 표시기능을 갖는다. 공정 측정값, 설정값 및 제어 출력값과 같은 각 관제점에 관련된 정보가 표현 가능하여야 하며 관제점 아이디, 관제점 설명, 알람상태, 제어모드, 공업단위와 디지털 형태의 공정상태 및 설정상태가 표현 가능해야 한다. 모든 관제점은 운영자가 쉽게 검색이 가능하여야 하고 적절하게 설정값을 변경하고 출력값을 조정할 수 있어야 한다.

트렌드 화면은 차트 형태로 최소 8개 이상의 측정값들을 동시에 한 화면에 표시할 수 있어야 하며 이력데이터는 DB에 저장되어야 하고, 표시되는 트렌드의 설정시간은 사용자가 편리하게 조정할 수 있어야 한다.

사용자 그래픽 화면은 공정계통과 제어계통을 표시할 수 있어야 하며 숫자, 문자, 실시간 디지털 데이터와 아날로그 상태도를 한 화면에 표시해야 한다. 각 화면의 구성은 사용자 친화적인 형태로 작성되어야 하며 그래픽 빌더 프로그램은 최소 256컬러 이상의 선택 가능한 색상을 제공하여야 하고 기본부호 및 심벌에 대한 라이브러리를 제공하여 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 해야 한다. 시스템은 최소 125 화면이상의 그래픽 디스플레이 화면을 구성할 수 있어야 한다.

표준 알람 화면은 발생된 알람을 발생시각, 알람등급, 알람설정값 등과 함께 표현할 수 있어야 한다.

3.5 분산 제어 시스템(DCS)

3.5.1 일반사항

DCS는 마이크로프로세서를 기반으로 하여 다음과 같은 기능을 수행하도록 구성되어야 한다.

데이터 취득

조정(Regulatory) 제어

고급 조정(Advanced Regulatory) 제어

고급(Advanced) 제어

시퀀스 및 배치 제어

사용자 인터페이스

대화형(InterActive) 그래픽 디스플레이

데이터의 취득 저장 보고서를 위한 데이터베이스

프로세스 알람 및 시스템 진단 알람

DCS는 시스템의 융통성과 확장성을 지원하여 광범위한 시스템의 구성이 가능하도록 모듈구조로 구성될 수 있어야 한다.

DCS는 시스템의 통합(Integrity)과 보안(Security)을 보장하기 위하여 통신링크와 하드웨어가 이중화되도록 구성되어야 하며 장애발생 시 자동으로 절체되고 제어동작에 영향을 미치지 않아야 한다.

3.5.2 조정 제어(Regulatory Control) 요구조건

조정 제어 시스템은 사용자가 프로그램을 하지 않아도 콘솔을 통하여 실행할 수 있는 융통성 있는 태스크들로 구성된다. 제공되는 시스템은 조정 제어시스템의 하나 이상의 알고리즘이나 프로그램을 이용하여 다양한 기능들을 수행할 수 있어야 한다.

고급언어나 함수 블록(Function Block)을 사용하여 제어구성이 프로그램 되어 질 수 있어야 하며, 내부 메모리(ROM)이나 외장형 매체를 통하여 전원이상이나 통상적인 유지보수 또는 컨트롤러의 탈, 부착 등의 상황을 대비하여 프로그램을 복원(Restore)할 수 있어야 한다.

3.5.3 이산 제어(Discrete Control) 요구조건

이산 제어 기능이 조정 레벨에서 요구된다. 제공되는 시스템은 최소한 이산 변수를 기반으로 qn(부)울로직과 컨트롤 기능 및 알람경보를 수행할 수 있어야 하며 디지털 출력을 다른 연속적이거나 비연속적인 알고리즘을 통해 현장으로 보낼 수 있어야 한다.

3.5.4 시퀀스 제어

시퀀스 제어는 사용자의 요구를 충족하는 응용프로그램을 생성할 수 있어야 하며 이 프로그램은 조정 제어나 입력모듈 데이터에 대해 접근할 수 있어야 한다. 또한 조정 제어와 마찬가지로 사용자가 운영콘솔을 통하여 시퀀스제어 기능과 상호작업이 가능해야 한다.

3.5.5 제어시스템 소프트웨어 요구조건

시스템 소프트웨어는 사용자가 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치스크린 등의 장치를 통하여 시스템을 구성할 수 있어야 하며 다음의 언어들이 제공 되어져야 한다.

펑션블럭

FIF(Fill in the form)형태의 PID 컨트롤러나 배치제어 언어와 같은 특수한 형태로 커스터마이징(Customizing)된 문제 지향적(Problem-oriented) 언어

펑션블럭이나 문제 지향적 언어와 유지관리에 호환이 되는 컨트롤 알고리즘을 디자인 할 수 있는 고급언어

시스템 소프트웨어는 제어기능을 구현하기 위해 여러 가지의 기능모듈을 사용할 수 있어야 하며, 제어기능 라이브러리(Library)는 최소한 다음 모듈들을 내장하고 있어야 한다.

입력 스캔(Scan), 평활 및 엔지니어링 단위의 변환, 데이터 취득 및 신호 처리 모듈

리미트 체킹 및 알람모듈

조정 제어를 위한 연속제어모듈

부울로직 적용을 위한 시퀀스제어모듈

컨트롤러와 다른 DCS의 구성품과의 신호전송을 위한 통신모듈

3.5.6 알람

알람 모니터링은 시스템장애나 프로세스알람에 대하여 수행되어진다. 모든 알람은 사용자의 모니터에 색상변환을 통하여 표시되어야 한다. 시스템은 각 알람에 대해 음성이나 영상신호를 통해 현재 표시되는 스크린의 내용에 관계없이 사용자에게 알려주어야 한다. 개별 포인트의 알람조건은 그룹이나 개별적으로 표시될 수 있어야 하며 알람인지 결과를 쉽게 표시할 수 있어야 한다.

시스템 내에는 다음과 같은 알람타입이 제공되어야 한다.

절댓값 HH, H, L ,LL 및 각 관제점의 설정 값에 대한 Hi-Lo 변위값

시스템 진단알람

트랜스듀서(Transducer)의 범위 이상 알람

알람이 발생된 순서대로 표시할 수 있어야 하며 발생시간을 순서적으로 표시할 수 있어야 한다.

프로세스 운영의 중요도에 따라 알람의 우선순위를 설정할 수 있어야 한다.

사용자가 알람을 개별적으로 혹은 발생위치별로 억제하는 기능을 갖고 있어야 한다.

3.5.7 로그 및 리포트 기능

로그의 발생과 수정을 위하여 보고서 생성기능을 구비하고 있어야 한다. 로깅과 리포트 기능은 컨트롤 프로그램이나 사용자 요구, 혹은 스케줄에 의해 기동되어지며 시스템 내의 모든 관제점은 로깅과 리포팅할 수 있어야 한다.

3.5.8 입출력(I/O) 카드

I/O카드는 이산(Discrete)신호와 다양한 아날로그 신호를 수용할 수 있어야 한다.

I/O카드는 유사한 형태의 다중 입출력(Multiple I/O) 채널을 지원하여야 하며 특정채널의 동작이상이 다른 채널에 영향을 미치지 않아야 한다.

3.5.9 외부기기와의 인터페이스

제공되는 시스템은 외부 컨트롤시스템과 인터페이스가 가능해야 한다. 이 시스템들은 디지털 신호를 사용하므로 RS-232, RS-485, RS-422 및 각종 Field bus, Modbus 등 특정 기기와 인터페이스 할 수 있는 기능을 갖추어야 한다.

3.5.10 통신 시스템 요구사항

통신시스템은 이중화된 산업용 디지털 통신링크로 구성되며 광케이블, 동축케이블 또는 트위스트 페어케이블을 사용하여 I/O모듈, 제어모듈, 운영자 스테이션 간 고속의 데이터 전송기능을 제공해야 한다.

통신시스템은 다음과 같은 필수기능을 제공해야 한다.

현장 컨트롤러, 운영용 컴퓨터, 기타 부속시스템 간 공정데이터 제어데이터 인터록 상태의 정보 전송기능

감시⋅제어를 목적으로 운영자 스테이션이나 감시⋅제어용 서버로부터 설정값 변경 명령, 운영모드, 제어값 변경 등의 정보를 현장 컨트롤러와 교신하는 기능

운영자 스테이션과 현장 컨트롤러 간 제어 알고리즘, 구성 튜닝 파라미터, 사용자 프로그램 등을 업로드 및 다운로드할 수 있는 기능

시스템 구성 설비들 간의 대용량 데이터 블럭(콘솔 Display, 히스토리컬 트렌드, 로그 등)의 전송

시스템 내 모든 요소간의 실시간 동기화

3.5.11 데이터 네트워크 이중화

이중화된 데이터 네트워크는 자동 장애처리(Failover) 기능과 시스템 진단 알람을 생성하는 기능을 가져야 하며 Failover 시 데이터나 명령의 손실이 발생되지 않아야 한다. 진단과 절체에 소요되는 시간은 최소 스캔타임을 초과하지 않아야 하며 시스템 운영 소프트웨어 에 의해 주기적으로 데이터 네트워크의 성능이 진단되어야 한다.

3.5.12 시스템 응답 시간

전체 시스템의 응답시간은 시설물의 연속제어가 가능하도록 신속하게 응답해야 한다.

3.5.13 24V 전원공급

개별 장치에 공급되는 24 V 전원공급 장치는 시스템 랙에 이중으로 설치되어야 하며 주전원과 예비전원은 항상 가동되도록 해야 한다. 전원공급 장치는 설비가 가동 중에 유지보수를 위하여 한쪽을 분리하여도 전체 시스템에 영향을 주지 않아야 한다.

3.5.14 랙과 캐비닛

현장에 설치되는 랙은 NEMA(National Electric Manufacturers’ Association) 4X 또는 IP65 이상의 방수기능을 갖도록 하여야 하며 위험지역에 설치되는 캐비닛은 UL(Underwriters Laboratories Inc)의 요구조건을 만족해야 한다.

I/O 캐비닛에 설치되는 카드가 열을 발생하는 경우 환기설비나 냉각장치를 설치해야 한다. 환기 및 냉각설비가 설치되더라도 캐비닛은 MEMA 4X 및 IP65의 방수규격을 만족하여야 하며 그렇지 못한 경우 실내에 설치해야 한다.

3.5.15 진단기능

시스템은 동작 중인 구성품의 장애를 감지할 수 있는 프로그램 라이브러리를 포함하여야 하며 진단동작은 시스템이 가동을 시작할 때와 가동 중에 주기적으로 수행되어져야 한다.

진단동작 중에 장애를 감지한 경우 상세한 알람내용이 표시되고 이중화된 구성품으로 충돌 없이 기능의 절체가 이루어져야 한다.

3.5.16 시스템 소프트웨어와 데이터베이스 백업

시스템은 계획된 정전이나 계획되지 않은 정전 등 비상사태에 대비하여 모든 데이터를 자동 혹은 사용자 필요에 따라 보존할 수 방안을 가지고 있어야 한다. 제작자 제공 소프트웨어, 컨트롤 데이터베이스, 사용자 작성 프로그램, 소스코드, 데이터파일, 그래픽파일 등 제어를 위한 모든 소프트웨어들은 백업을 실시할 수 있어야 한다.

대용량 장치에 의한 데이터백업은 다른 장치에서 사용 가능하도록 분리가 가능하여야 하며 정상운전 상태에서 백업은 시스템의 성능에 영향을 미치지 않아야 한다. 기능을 상실한 시스템을 복구하기 위하여 모든 시스템은 대용량 저장장치로부터 리로드가 가능해야 한다. 제작자는 제안하는 시스템의 리로드 시간을 명시해야 한다.

3.5.17 시스템 리던던시

제작자는 시스템 제안 시 제안된 시스템의 리던던시에 대하여 자세하게 기술하여야 하며 특정 제어공정에 적합한 최적의 경제성을 갖는 구성방안을 제시해야 한다.

DCS의 필수 구성품은 하드웨어나 소프트웨어장애 시 공정에 지장이 발생하지 않도록 완전히 이중화된 구조를 가져야 한다.

시스템의 구성에 따라 다음과 같은 이중화 구성방안이 수용 가능해야 한다.

CPU 리던던시 : 하나의 CPU가 몇 개의 컨트롤러의 제어 알고리즘을 수행하는 경우 CPU의 장애가 모든 제어 출력에 영향을 미치므로 이때 사용하는 구성방법이다.

1:1 리던던시 : I/O를 포함하는 모든 컨트롤러의 하드웨어를 이중화한다. 가장 좋은 방법이나 경제적인 이유로 필수루프에만 적용한다.

1:N 리던던시 : 하나의 컨트롤러가 여러 개의 컨트롤러 기능을 백업하는 구성으로 경제적인 구성이나 백업되는 컨트롤러의 수는 20개를 넘지 않아야 한다.

다중 작용(Multiple Active) 리던던시 : 하나 이상의 컨트롤러가 다른 컨트롤러가 수행하는 제어 기능과 동일한 기능을 수행하도록 구성하는 방식으로 매우 복잡한 구성을 가지며 아주 중요한 루프에 적용한다.

운영자용 콘솔의 프로세서는 동일한 DB를 갖는 프로세서에 의해 백업되어야 한다. 데이터망에 대한 인터페이스는 이중화되어야 한다.

컨트롤러 및 콘솔의 메모리는 순간정전이나 전원 불안정 상황에서 정상적으로 작동될 수 있도록 보호되어져야 하며 비휘발성 메모리를 사용해야 한다.

3.6 직접 디지털 제어기(DDC) 시스템

3.6.1 일반사항

현장에 설치되어 각종 설비를 직접 디지털 기능으로 제어하는 디지털 처리 장치(DDC)로서, 각종 설비 데이터를 모아 각 장비 및 기기를 직접 제어하는 독립적인 처리 기능을 가지며, 그 데이터를 다른 직접디지털제어기 또는 중앙관제 장치로 송출하는 기능을 가지고 있어야 한다.

직접 디지털 제어기의 모든 입/출력 회로는 24VAC, 40 VDC의 과전압 및 단락 회로에 대하여 보호 기능을 제공해야 한다.

직접 디지털 제어기는 중앙감시반 고장 시에도 단독으로 제어할 수 있는 분산처리 기능이 있어야 한다.

직접 디지털 제어기는 30개 이상의 가상 관제점에 대하여 이력 경향 데이터 수집 저장이 가능해야 한다.

직접 디지털 제어기는 300개 이상의 경보를 저장 가능해야 하며, 한계치 초과 시, 가동시간 초과 시 등과 같은 경보를 자동으로 중앙감시반에 전송되어야 한다.

이기종 간의 통합 환경을 위해 Modbus 통신과 통신 할 수 있어야 한다.

3.6.2 소프트웨어 기능

에너지 절약 기능
직접 디지털 제어기는 에너지 절감을 위한 다음과 같은 에너지 절약 프로그램을 내장하고 있어서 에너지를 절감할 수 있어야 한다.
절전 운전 제어, 최적 기동/정지 제어, 야간 배기 제어, 제로 에너지 밴드 제어, 엔탈피 제어, 전력 디멘드 제어, 정복전 제어, 변압기 온도제어, 역율 제어

예약 제어 프로그램
직접 디지털 제어기는 일별, 주별, 년간, 특정일 예약 제어 프로그램으로 임의의 관제점에 대해서 특정시간에 원하는 설정 값이나 상태로 작동하도록 할 수 있어야 한다.

경보 관리 기능
발생되는 경보에 대해서는 실시간으로 중앙 감시반으로 전송하는 기능이 있어야 하며, 99개 이상의 경보를 저장 가능해야 한다.

제어 프로그램 데이터 파일의 송신 및 수신
작성된 현장 데이터베이스 및 제어 프로그램을 중앙감시반에서 업로드/다운로드가 가능해야 한다.

3.6.3 BACnet DDC 하드웨어 기능

직접 디지털 제어기 구성 개요

직접 디지털 제어기는 BACnet 통신이 가능해야한다.

하나의 직접 디지털 제어기에 연결되는 입/출력 모듈은 15개 이상까지 구성 할 수 있어야 한다.

직접 디지털 제어기는 128개 이상의 실제 관제점 및 30개 이상의 가상 관제점을 관제할 수 있어야 한다.

3.7 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 시스템

3.7.1 시스템 요구사항

PLC는 이중화된 마이크로프로세서 기반으로 디지털 입⋅출력 신호와 광범위한 범위의 아날로그 입, 출력 신호를 사업장에 설치된 현장기기로부터 송수신하는 기능을 가져야 한다.

시스템은 현장설비 및 공정을 제어하기 위하여 제어기능을 수행하는 명령어들을 저장하는 기능, 순차(Sequencing) 기능, 카운터 기능, 산술계산 기능, 데이터처리 및 통신 기능을 갖추어야 한다.

시스템은 광범위한 시스템의 구성이 가능하고 융통성과 장래 확장성을 가질 수 있도록 모듈구조를 가져야 한다.

시스템은 모든 구성품의 장애를 감시할 수 있어야 하며 장애진단은 시스템 기동 시, 운영 중 주기적으로 시행되어야 한다. 장애가 발생되면 PLC 시스템의 진단 모니터에 장애를 나타내는 알람이 표시되어야 한다.

시스템은 DCS와 같은 외부장치와 데이터를 주고받기 위한 통신프로토콜을 가지고 있어야 한다.

PLC 응용프로그램은 운영체제에 의해 관리되고 실시간 이벤트 구동(Event driven) 방식으로 동작해야 한다.

운영체제는 시스템이 발주된 시점에 규정된 하드웨어 및 소프트웨어 한도 내에서 시스템의 재구성이나 재생성 없이 I/O 데이터파일 및 랙의 수량을 확장할 수 있어야 한다.

PLC는 직접 결선(Hard wire)을 사용하지 않고 동일 네트워크내의 다른 PLC와 피어 투 피어(Peer to Peer) 통신을 할 수 있는 기능이 있어 다른 스테이션 I/O 데이터를 시스템 내 로직에 직접 사용할 수 있는 기능을 가져야 한다.

3.7.2 입, 출력 부

각 접점(Contact) 출력은 하나의 출력단자가 단락이 된 경우 다른 단자에 영향을 미치지 않도록 개별적인 퓨즈를 장착하여 분리되어야 하며 단선을 표시하기 위하여 퓨즈 상태를 표시해야 한다.

유도성 DC 시스템을 제어하는 모든 PLC 출력카드는 에너지 억제 다이오드나 동등 기능의 부품을 사용해야 한다.

3.7.3 메모리

PLC의 메모리 용량은 시설운영에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있도록 충분한 용량을 가져야 한다.

모든 메모리모듈은 비휘발성 메모리로 구성되어 정전이 되어도 시스템의 구성 및 Set-up 파일이 지워지지 않도록 해야 한다.

3.7.4 소프트웨어

프로그래밍 언어는 IEC61131-3규격의 IL, LD, SFC의 방법으로 프로그래밍할 수 있어야 한다.

소프트웨어는 내부 인터럽트에 반응해야 한다. 인터럽트가 발생되면 시스템은 레지스터, 프로그램 카운터 및 실행중인 프로그램을 저장하고 인터럽트를 처리한 후 원래의 실행프로그램으로 되돌아가야 한다.

시스템은 프로그래밍 장치나 저장매체를 통하여 어플리케이션 프로그램을 업로드, 다운로드, 검사, 교정, 저장 및 출력하는 기능을 가져야 한다.

3.7.5 24V 전원공급 장치

모든 전원공급 장치는 이중화로 시스템 랙에 브레이커와 함께 설치되어야 하며, 동작 중 시스템에 영향을 미치지 않고 교체가 가능해야 한다.

2선식 전송기의 경우 제작자의 24 VDC에 의해 동작되어야 한다.

내부 전원공급 장치는 단락회로 보호를 위하여 퓨즈가 설치되어야 하며 출력은 과전류 및 과전압 보호장치를 구비해야 한다. 모든 전원 장애는 시스템알람, 현장 지시기 및 접점출력을 발생해야 한다. 전원공급 장치는 과열 방지 대책을 가지고 있어야 한다.

20 msec의 순간 정전에는 시스템의 성능이나 기능에 장애를 미치지 않아야 한다.

3.7.6 시스템 이중화

하나의 장애 관제점이 둘 또는 그 이상의 채널에 영향을 주지 않아야 한다. 시스템 내 임의의 한 관제점에서 장애가 발생하면 시스템 가동중지의 조건으로 발전되지 않아야 하며 장애기간 동안에도 시스템의 기능은 정상적으로 동작해야 한다. 진단도구에 의하여 개별 장애정도가 표시되어야 한다.

PLC 시스템의 메인프로세서는 이중화된 전원공급 장치로부터 전원을 공급 받아 하나의 전원장치가 고장 나더라도 시스템의 성능에 영향을 미치지 않아야 한다.

프로세서는 전기적, 기계적으로 분리되고 과전류 및 과도전압에 의한 방지대책이 구비되어 있어야 한다.

각 프로세서는 전원장애 이력에 대한 기록을 유지해야 한다. 백업 배터리를 사용하여 전원이 공급되지 않더라도 메모리의 내용을 6개월 이상 보관할 수 있어야 한다.

3.7.7 진단기능

시스템은 동작중인 구성품의 장애를 감지할 수 있는 프로그램 라이브러리를 포함하여야 하며 진단동작은 시스템이 가동을 시작할 때와 가동 중에 주기적으로 수행되어져야 한다.

진단동작 중 장애를 감지한 경우 상세한 알람내용이 표시되고 이중화된 구성품으로 충돌없이 기능의 절체가 이루어져야 한다.

3.7.8 시스템 소프트웨어 및 데이터베이스 백업

시스템은 계획된 정전이나 계획되지 않은 정전 등 비상사태에 대비하여 모든 데이터를 자동 혹은 사용자 필요에 따라 보존할 수 있는 방안을 가지고 있어야 한다. 제작자 제공 소프트웨어, 컨트롤데이터베이스, 사용자 작성 프로그램, 소스코드, 데이터파일, 그래픽파일 등 제어를 위한 모든 소프트웨어들은 백업을 실시해야 한다.

대용량 장치에 의한 데이터 백업은 다른 장치에서 사용가능 하도록 분리가 가능하여야 하며 정상운전 상태에서 백업은 시스템의 성능에 영향을 미치지 않아야 한다. 기능을 상실한 시스템을 복구하기 위하여 모든 시스템은 대용량 저장장치로부터 리로드(Reload)가 가능해야 한다.

3.7.9 통신 시스템 요구 조건

통신시스템은 다음의 필수적인 기능을 가져야 한다.

사용자인터페이스와 컨트롤러 간 공정변수 값, 제어값, 인터록 상태의 전송

감시⋅제어를 위하여 사용자 인터페이스로부터 I/O 기기로의 명령어, 운전모드, 제어값에 대한 통신기능

사용자인터페이스와 컨트롤러 간 제어구성, 파라미터튜닝, 사용자 프로그램의 업/다운로드

시스템 구성품 간의 대용량데이터, 프로그램, 제어구성의 전송

시스템 내 모든 구성품 간의 실시간 동기

이중화된 데이터 링크는 자동절체와 시스템진단 알람의 생성이 가능하여야 하며 절체 중 기능의 손실이 발생되지 않아야 한다.

3.7.10 시스템 응답시간

시스템은 최악의 조건에서 최대 응답시간을 명시해야 한다. 총 스캔 타임은 100msec를 초과 하지 않아야 한다.

PLC 시스템에 이벤트가 입력되어 관련된 출력이 나갈 때까지 최대 75mS를 초과해서는 안 된다.

4. 설계

4.1 생활폐기물 소각시설

4.1.1 전기설비

(1) 설치목적 : 폐기물 소각시설의 성능을 충분히 발휘하고 동시에 안전성의 확보가 가능하도록 구성되어야 한다.

(2) 설비 구성 : 송수전설비, 변전설비, 배전설비, 발전설비, 비상발전설비, 동력설비 및 전력감시설비 , 건축전기설비, 피뢰침 및 접지설비 등

(3) 설계기준

① 설비의 구성은 단순하고 안정성, 신뢰성, 경제성 및 조작성이 좋고 유지․보수 가 간단한 것으로 한다.

② 수변전설비는 부하설비의 연속운전, 간헐운전, 부정기적 운전 등이 있으므로 이를 고려한 플랜트의 수요율을 충분히 조사하여 적정한 크기로 한다.

③ 보호계전기, 차단기등을 적절히 설치하고 전기설비 전체의 보호를 완전하게 한다.

④ 중앙제어판넬, 수배전감시판넬 등의 판넬 내부는 작업공간을 갖추고 점검이나 간단한 추가․개조가 가능하도록 고려한다. 또한 변압기등 중량물의 반출입이 가능하도록 출입구와 동선을 확보한다.

⑤ 설비는 범용품을 사용하고 주요기기는 최대한 동일메이커 또는 호환성이 있는 제품을 사용한다.

⑥ 정기점검이나 유지보수용의 공사용 전원도 확보한다.

⑦ 장래의 증설계획이 있는 경우는 수전계약을 전력회사와 증설전에 협의하여야 한다.

⑧ 고장시에는 고장에 영향을 받는 범위를 최소화할 수 있도록 대책이 있어야 한다.

⑨ 송수전설비 : 전원을 한국전력공사의 배전선로로부터 인입하여 공급하는 설비이다.

가. 수전계획시의 수요전력은 부하설비의 최대전력으로 산정한다.

나. 수전전압 및 계약종별은 전력회사의 전기공급 규정에 따라 계획하여야 한다.

다. 수전설비의 용량은 수요전력(kW)을 피상전력(kVA)으로 환산한 값보다 크게 할 필요가 있다.

라. 수전용 차단장치의 보호계전기는 전력회사의 전력계통과 협조가 되어야 한다.

(4) 변전설비 : 배전선로로부터 특정구역에 설치되는 각 기기에 적합한 전압으로 변경하여 전원을 공급하는 설비이다.

① 변압기 용량은 수요 전력을 기초로 하여 장래 증설부하 등을 고려하여 결정해야 한다.

② 감시를 위해 필요한 계기류를 설치해야 한다.

(5) 배전설비 : 변압기에서 적정한 전압으로 감압된 전원을 각전동기반, 조명반에 분기 배전하는 것으로 주차단기와 분기차단기로 구성된다.

① 배전 전압이나 배전 방식은 기기의 사용목적에 따른 용량 등을 고려하여 결정하며, 배전 계통은 가능한 한 단순하게 구성해야 한다.

② 감시를 위해 필요한 계기류를 설치해야 한다.

③ 모터 및 전기설비를 보호할 수 있도록 보호계전기를 설치해야 한다.

(6) 발전설비 : 증기터빈 발전기 및 제어장치 등으로 구성된다. 여열을 이용하여 기력발전을 하는 경우 수전계통과 병렬 운전함으로써 한국전력공사에서 요구하는 전력계통과 일치시킬 필요가 있다.

① 발전기의 운전방식은 수전 계통과 병렬 운전되도록 한다.

② 발전기 전압은 용량과 목적에 부합하도록 계획한다.

③ 발전기는 보수성, 조작성 및 효율 등을 고려하여 선정한다.

④ 증기터빈의 출력 제어방식은 발전전력의 역송전 여부에 따라 적절히 선정한다.

(7) 비상발전설비

① 수전 및 배전계통의 사고 등에 의해 전원공급이 원활치 않은 경우에는 소각설비의 안전확보 및 기기의 보호를 위해 소각설비가 안정적으로 정지할 수 있도록 필수 주요기기에 비상전원을 공급할 수 있는 용량을 갖춘 비상발전설비를 구성하여야 한다.

② 발전기의 용량을 결정할 때에는 부하의 종류와 용량을 산정하고 장래의 여유 등을 고려하여 결정한다.

③ 비상용 발전기의 부하는 정상운전 중 사고나 기타 이유로 전력계통이 정전되었을 때 소각로를 안전하게 정지시키기 위해 필수적인 주요 기기와 비상조명계통에 전력을 공급한다.

④ 직류전원설비는 교류를 직류로 변환하는 장치로써 축전지, 충전장치, 역변환장치로 구성된다.

⑤ 교류의 부하중에서 순간정전도 용납할 수 없는 통신설비나 프로세스관련 장치전원(DCS), 컴퓨터 전원 등의 공급은 신뢰도를 향상시키기 위하여 무정전 교류 전원장치를 설치한다.

(8) 동력설비 : 전동기운전에 필요한 기구를 집중시켜 전동기군의 집중제어를 위한 설비이며, 중앙전력감시반은 중앙제어실에 설치하여 수변전 설비, 배전설비, 비상전원설비 등을 감시, 제어하기 위한 설비이며, 현장조작반은 전동기 부근에 설치하여 전동기를 현장에서 운전을 조작하는 기기이다.

① 동력설비는 제어반, 감시반, 현장 조작반 등으로 구성되어 부하의 운전감시 및 제어가 확실히 이루어지도록 한다.

② 주요 설비인 전동기의 전압은 범용성, 경제성 및 시공 용이성 등을 고려하여 선정 한다.

③ 전동기의 종류는 주로 3상 유도 전동기를 기본으로 하고 그 형식은 사용장소에 적합해야 한다.

④ 전동기의 기동방법은 기동시 전원의 영향 등을 고려하여 선정하되 되도록 전전압기동 방식을 선정한다.

⑤ 초기 기동부하가 많은 기기의 전동기의 기동방법으로 소프트스타터, 인버터기동 등을 고려하여 기기의 뒤틀림등 파손을 방지하여야 한다.

(9) 전력감시설비 : 기존 차단기와 단로기 등 단일 기기의 상태 감시 방식에서 전력 계통 전체의 상태 감시 방식으로 개선이 필요하므로, 직립개방형 배전반에 전력계통을 Graphic화하여 ... 감시 및 제어할 수 있도록 구성한다.

① 전력 계통에서 주요 감시대상을 선정하여 운전상황을 감시 제어하도록 한다.

② 계기반은 감시 및 조작에 적합한 형식을 선정한다.

(10) 건축전기설비 : 건축전기설비는 각종시설의 기능유지 및 작업환경의 향상을 도모하는 설비로서 안정성이 우수하고 유지관리가 용이해야 한다.

① 전력설비 : 조명기구, 전열설비, 전기기계․기구 등에 전기 에너지를 안전하고도 안정적으로 분배․공급하여 빛(光)이나 기계적 에너지 등으로 변환하기 위한 것이다.

② 통신설비 : 건물 내에서 정보를 전달․처리하기 위한 것이며, 이 중에는 구내교환 설비, 자동 화재탐지 설비, 확성설비 등 외에 최근에는 LAN(Local Area Network)등의 정보․통신 시스템도 포함하고 있다.

③ 엘리베이터 설비

가. 안정적인 운행 및 승객의 안전을 위하여 비상용 발전기에서 전원을 공급하며, 엘리베이터 내부에서 중앙제어실과 통화할 수 있는 인터폰 설비를 갖추도록 할 것

나. 폐기물 소각처리에 설치되는 엘리베이터 설비는 승용 및 화물용이다

다. 에너지 절약을 위하여 절약형 전동기 및 VVVF 제어가 이루어 져야 한다.

라. 엘리베이터 전선덕트 등 통로는 악취가 확산될 수 있으므로 환기장치등의 설치에 있어 악취방지를 철저하게 하여야 한다. 환기시 부압조건이 악취를 끌어 들일 수 있으므로 주의한다.

(11) 피뢰침 및 접지설비 : 낙뢰 및 이상 전압에 의한 설비 및 기기의 보호를 위한 KS IEC-61024 규정에 적합하도록 설치하여야 한다.

(12) 고조파 대책 : 각종 설비의 전원이나 전동기의 제어에 반도체 회로가 사용되어 이들 각종설비에서 발생하는 고조파 전류에 의해 수변전설비의 전기기기가 소손되고, 계측제어 설비의 오작동을 일으키는 등의 피해를 예방하기 위하여 고조파억제 및 제거 대책을 강구하여야 한다.

4.1.2 감시 및 제어설비

(1) 설치목적 : 각종 설비의 전원이나 전동기의 제어에 반도체 회로가 사용되어 이들 각종설비에서 발생하는 고조파 전류에 의해 수변전설비의 전기기기가 소손되고, 계측제어 설비의 오작동을 일으키는 등의 피해를 감시 제어하기 위해 설치한다.

(2) 설비 구성 : 감시 및 제어설비, 중앙제어설비, 현장계기, 원격감시설비, 배출가스 연속측정 및 전송설비 등

(3) 설계기준

① 감시 및 제어설비

가. 조작성 및 감시성이 우수하도록 설치 공간을 최대한의 고려를 한다.

나. 신뢰성, 효용성 그리고 유지보수성이 높도록 한다.

다. 확장성 및 유연성이 높은 시스템으로 적용한다.

② 중앙 제어설비

가. 기본 제어설비는 분산제어방식 또는 프로그래머블 로직제어기로 구성하여야 하며, 소각플랜트의 기동에서부터 목표부하까지, 목표부하에서부터 플랜트 정지까지 정상 및 비정상운전의 모든 조절제어 및 논리제어기능을 수행해야한다.

나. 필요시 소각플랜트의 감시를 위하여 감시용 계기반이 위치하며 이 계기반에는 기록계, 지시계, 폐쇄회로 텔레비젼 모니터, 경보장치 등과 같은 중요 시설에 대한 감시기기를 장착하고, 소각로, 보일러 및 주요공정의 모형공정도(Mimic Board나 디스플레이 장치 이용)를 필요한 경우에 설치한다.

다. 프로그래머블 로직제어기를 사용할 경우는 보조설비를 제외하고는 분산제어방식과 상호 호환성을 가진 제품으로 하여 통신이 가능하도록 한다.

라. 현장계기

(가) 압력감시 및 제어

(나) 온도감시 및 제어

(다) 유량감시 및 제어

(라) 레벨감시 및 제어

마. 원격감시설비 : 플랜트의 각 설비별 공정상태의 감시를 위하여 필요한 개소에 감시용 폐쇄회로 텔레비전(CCTV)을 설치한다.

바. 배출가스 연속측정 및 전송설비(TMS)

(가) 굴뚝의 SOx, NOx, CO, O2, HCl, Dust, 연소가스 유량 및 온도를 측정할 수 있는 완전한 배출가스 감시시스템을 설치해야하며, 환경부의 굴뚝배출가스 원격감시시스템에 전송할 수 있도록 구성하여야 한다.

(나) 배출가스 연속측정설비는 진동 및 고열 발생으로 인한 기능장애가 발생되지 아니하는 위치에 설치하여야 한다.

(다) 배출가스 분석기기는 정전으로부터 보호될 수 있도록 무정전 전원장치 및 비상발전기에 연결되어야 한다.

(라) 분석기기는 정확도의 유지를 위하여 표준가스 및 표준용액에 의한 자체교정이 주기적으로 수행될 수 있는 구조로 되어 있어야 한다.

4.2 생활폐기물 이송관로 및 집하시설

4.2.1 감시제어시스템의 주요기능

본 시설의 감시제어시스템은 다음과 같은 기능들이 기본적으로 포함되도록 설계되어야 한다.

(1) 감시기능
계측제어시스템 및 각종 회전기기류의 상태(Status)와 고장(Trouble)에 대한 모든 것을 감시할 수 있어야 하며, 만약 고장이나 비정상상태가 발생하면 그 내용이 지체 없이 표시되어야 하고, 그에 대한 대책과 지침도 표시되어야 한다.

(2) 제어기능
각 제어 스테이션은 최신형 CPU에 의하여 연속제어와 순차(Sequence) 제어를 행할 수 있어야 하며, 안정적인 폐기물 수송관로 프로세스 제어가 수행되도록 해야 한다.

(3) 기록기능
생활폐기물 설비 및 전력시스템 운영에 필요한 각종 데이터를 수집하고 문제 상황에 대한 사건 기록(Event Recording) 및 운전원의 조작을 기록할 수 있어야 한다.

(4) 데이터 축적기능
효율적인 생활폐기물 시설 개선에 필요한 유용한 데이터들에 접근하여 보존할 수 있어야 한다.

(5) 비상운전기능
통신선 또는 운전 스테이션이 다운(Down) 되었을 때도 원격 제어 스테이션(Remote Control Station)의 입력 프로그램에 의해서 자동운전을 행할 수 있어야 한다.

(6) 다운로드 기능
운전 스테이션으로부터 원격 제어 스테이션에 각종 파라미터와 데이터베이스 그리고 제어 프로그램 등이 전송되어 제어 스테이션의 내부 메모리에 저장되고 실행될 수 있어야 한다.

(7) 경보 기능
각 시스템의 상태감시 및 제어 중 고장이 발생할 경우 고장의 정도에 따라 고장을 분리하여 경보 및 표시가 가능해야 한다.

4.2.2 감시제어시스템의 구축

감시제어시스템은 다음과 같은 분산 시스템의 특성이 잘 구현되도록 설계 되어야 한다.

(1) 기능분산 : 기능에 따라 컴퓨터, 컨트롤러의 분리사용이 가능해야 한다.

(2) 부하분산 : 각 처리능력의 평준화, 단위 소프트웨어의 부하경감, 시스템의 확장성을 가져야 한다.

(3) 위험분산 : 부분적인 고장이 전체의 시스템에 미치는 영향을 경감하도록 해야 한다.

4.2.3 감시제어시스템의 구성

(1) 감시제어시스템은 감시제어용 제어 스테이션에서 해당 설비에 대한 정보수집, 루프(Loop) 제어 및 시퀀스 제어를 할 수 있도록 하며, 이들 감시 제어신호는 초고속LAN을 통하여 중앙제어실에 위치한 운전 스테이션에 전송됨으로서 시설 전체의 원격제어감시를 중앙에서 행할 수 있도록 한다.

(2) 제어 스테이션 간에는 초고속 LAN 통신 장치를 통해 전송된 데이터를 운영환경(OS)의 모니터에 표시하여 운전자가 공정상황 및 전력계통 상황을 효율적으로 감시할 수 있도록 해야 한다.

(3) 생활폐기물 시설의 로컬(Local) 제어 스테이션은 블럭별 제어를 할 수 있도록 구성되어야 하며 동시에 전 설비에 대한 감시 및 제어가 중앙제어실의 주 컴퓨터설비를 통해서 이루어지도록 구성해야 한다.

4.2.4 감시제어시스템의 네트워크

(1) 감시제어시스템은 데이터 통신기능으로서 전용 프로세스 제어용 통신망(Local Area NetWork)을 사용해야 한다.

(2) 시스템을 구성하는 각 기기 사이를 연결하는 전용의 이중화된 통신선로로서 고속전송 및 광역 대규모에 대응할 수 있어야 하며, 광케이블을 이용한 통합네트워크 망을 구성해야 한다.

(3) 각각의 스테이션에는 자기고장진단(Self-Diagnostics) 소프트웨어가 마련되어 있어 신속한 Error 검출을 통해 고장의 파급범위를 최소화 하도록 하여야 하며, 향후 확장 및 타기종과의 통신접속이 가능하도록 국제표준 통신방식을 채택해야 한다. 현장의 광통신장치로부터 전송되어지는 감시제어 데이터는 이중화된 광케이블을 이용하여 제어 스테이션의 이중화 광 접속을 채택하여야 하며, 네트워크상 외부침입자 방지를 위하여 필요시 방화벽을 설치해야 한다.

(4) 계측제어시스템의 주제어 장치 공급자는 시설의 제어장치, 영상감시 시스템, CCTV 시스템, 전력제어시스템 및 기타 제어시스템(출입통제 시스템, 자동화재설비, 공조시스템, 방송/통신 및 기타장치)과 통신으로 접속할 수 있도록 구성해야 한다.

(5) 주제어시스템 공급자는 영상감시 장치 공급자, CCTV 시스템 공급자 및 전력 제어 시스템 공급자와 기술적 협의 및 긴밀하게 협조하여 모든 장치들이 완벽한 제어와 감시를 할 수 있도록 감시제어 시스템의 통신 네트워크 시스템을 통합구축 해야 한다.

4.2.5 운전 스테이션(Operator Station)

(1) 개요
운전 스테이션은 각 기기의 감시, 제어를 하기 위해 운영자와 각 기기의 창구가 되는 MMI(Man-Machine Interface) 장치로서 고도정보화 시대에 요구되는 운전방식의 고급화, 타 시스템과 연계의 유연성 및 운전 요원의 최소화에 대응할 수 있는 첨단의 시스템이어야 한다.

① 또한 감시제어시스템에 있어서 운전 스테이션은 운영자가 전체 시스템을 파악하여, 플랜트 및 프로세스와 대화하는 창구로서 사용자 편리성과 정확성, 신속성을 갖추고 있어야 한다.

② 통합중앙제어실의 운전 스테이션 중 어느 한 스테이션이 고장 났을 경우에도 다른 스테이션에서 프로세스 감시 조작이 가능하도록 설계해야 한다.

③ 운전 스테이션은 운영자가 오판으로 조작하지 않도록 신속하고 정확한 정보를 제공해야 하며 또한 운영자의 의도대로 확실하게 조작할 수 있어야 한다.

④ 집약된 수많은 정보로부터 운전에 필요한 정보만을 신속하고 편리하게 추출하여 각각의 상황에 따른 기준을 참조하면서 정확한 판단을 할 수 있어야 한다.

(2) 주요 기능

감시 및 제어기능

가. 전 프로세스를 감시할 수 있도록 모든 화면이 준비되어 있어야 하며, 전 화면의 표시 응답 및 데이터 변경 시간은 2초 이내여야 한다.

나. 전역 데이터베이스(Global Database)로 구축되어 각각의 공정을 표시하는 화면과 Group 및 전 공정을 표시하는 화면 등이 계층적이고 직관적으로 준비되어야 하며 화면 분할도 가능해야 한다.

제공 화면
운전 스테이션에는 다음과 같은 화면이 구비되어야 한다.

개요(Overview) 화면
하향식(Top-Down) 운영자의 최상위 화면으로서, 시설내의 각 단위 플랜트 명칭(단위 Group)을 보기 쉽게 나타내어야 하며, 운전 상태를 전체적으로 간단히 파악할 수 있어야 한다.

제어 그룹(Control Group) 화면
각 루프의 설정치 변경 및 제어 모드 변경, 조작, 출력, 루프 상태 감시, 디지털 입출력의 상태 표시 및 원격 조작을 하는 프로세스운전용 화면으로 루프, 아날로그 입출력, 디지털 입출력, 시퀀스(Sequence) TAG 등의 혼합표시, 복수의 루프를 동시에 조작 가능하게 하여 편리한 운전이 될 수 있도록 해야 한다.

튜닝(Tuning) 화면

(가) 1개 루프의 파라미터, 설정치, 조작출력치, 상태 감시 등이 가능하여야 하며, 아날로그와 디지털 둘 다 자기 루프의 제어 경향을 쉽게 알기 위한 이력조회(Trend) 기능이 있어야 한다.

(나) 30분 이상 한 화면에서 감시가능하고 루프의 중요도에 따라 4등급 이상으로 루프의 구분표시가 가능하여야 하며 중요 루프 조작시는 오조작을 방지할 수 있는 기능이 있어야 한다.

그래픽 화면

(가) 플랜트 및 시스템을 그래픽으로 표시하여, 이에 의한 감시 및 운전조작을 하는 화면으로서, 그래픽 전용 패키지 소프트웨어(Package S/W)를 사용하여 운전자가 손쉽게 수정이 가능해야 한다.

(나) 그래픽 화면으로부터 개요, 제어 그룹, 조정(Tuning) 화면 등 표시가능한 모든 화면을 전개할 수 있어야 하며, 화면 기능을 이용하여 다수의 루프 상태를 화면 변경 없이 감시 가능해야 한다.

(다) 또 그래픽 화면은 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

㉮ 화면변경방식: Page 전개방식 (Key Board)

㉯ 관제점 표시: 가변 관제점 100/화면 이상

㉰ 화면 기능: 4개 이상 다중 화면(Multi Window)/(21″이상 및 최신사 양)

㉱ 그래픽 컬러: 8색 이상

조회 화면

(가) 좌표상에 프로세스 조회(Process Trend) 기록점을 화면에 표시(TAG, 공업단위, 입력치, Range 등)하며 이력 조회(과거 데이터를 표시)와 실시간 조회(현재 데이터를 표시)로 구분하여 짧은 시간에 수집된 데이터를 표시할 수 있어야 한다.

(나) 운전자가 키보드를 이용하여 특정시간의 데이터를 손쉽게 조회할 수 있어야 하며 필요한 데이터를 단위별로 디스크(Disk)에 저장할 수 있어야 한다.

이력 메시지(Historical Message) 화면

(가) 이력 메시지 표시는 시스템 또는 프로세스 상의 각종 알람의 발생/회복, 동작기록, 운전원의 조작 등의 기록 및 프린터 출력을 할 수 있어야 한다.

(나) 감시 항목으로 프로세스 알람, 시스템 알람, 안내 메시지, 동작기록, 운전원 조작 등이 표시 가능하여야 한다,

엔지니어링 기능
원활한 엔지니어링 작업을 위하여 다음의 기능과 성능을 만족하도록 해야 한다.

불러오기/저장(Load/Save) Utility
고정 디스크(Disk)에서 현장제어장치(Field Control Unit)에 불러오기(Load)도 하고 Field Control Unit 등의 데이터베이스를 고정 디스크에 저장할 수도 있어야 한다.

시스템 관리 기능

(가) 시스템 감시

(나) 데이터베이스 변경일 관리

(다) 원격 고장진단 지원(Remote Diagnostics Support)

(라) System Utility

System 생성 기능

(가) 운전 스테이션

(나) 운전 스테이션에 표시한 그래픽 판넬(Graphic Panel) 작성 및 기능생성

(다) 제어 스테이션

(라) 되먹임(FeedBack) 제어기능, 순차(Sequence) 제어 기능 등을 생성, 변경

(마) TAG List Generation and Conversion Utility

보고서(Report) 기능
보고서는 플랜트의 프로세스 데이터를 일보, 월보, 연보 등으로 출력하는 기능으로서 기록된 데이터를 화면에 표시하거나 파일 형태로 저장 가능해야 한다. Report의 선택 속성은 다음과 같다.

Sheet의 종류 : 시보, 일보, 월보, 연보

데이터의 종류 : 순시치, 평균치, 최대치, 최소치, 적산치, 연산치 등

프로세스관리를 위한 프로세스 데이터베이스 구축기능

순시 데이터를 수집 보존할 수 있어야 한다.

이력 데이터를 수집 보존할 수 있어야 한다.

공통시계 기능이 있어야 한다.

데이터 연동 보고서(일보, 월보, 연보) 작성 기능이 있어야 한다.

한글 표시 기능
운전자가 프로세스 상의 모든 정보를 이해하기 쉽게 그룹(Group), 태크 서비스명(TAG Service Name), 경보안내(Alarm Guidance)에 한글 표시가 가능하여야 하며, 보고서 기록(Report Logging)시에도 한글출력이 가능해야 한다.

시스템 고장 감시
시스템을 구성하는 각 요소에 고장이 발생하면 자체 진단 기능에 의하여 즉시 고장요소와 고장내용이 경보음과 함께 메시지(Message) 형태로 화면의 일부에 다중 화면(Multi Window)으로 표시되면서 설정에 따라 프린터에 출력되어야 한다.
고장의 정도에 따라 여러 가지 색깔로 표시되어야 하며, 고장에 대한 효과적인 관리를 위해 고장 이력 기능을 가져야 한다.

범용언어 기능
컴퓨터 범용언어를 이용하여 복잡한 연산기능이 가능토록 하며 데이터 파일 검색, 그래픽 화면 연동 등이 가능해야 한다.

안전기능
조작감시기능을 운전원의 직무 범위에 대응하여 계층화가 가능케 하여 오조작을 최소화 시킬 수 있어야 한다.

4.2.6 데이터베이스 스테이션(Database Station)

개요

시스템의 이력 데이터의 저장, 데이터베이스, 시스템 공통시각발신, 프린터 관리기능을 가지며 이중화를 통해 어느 한쪽에서 고장이 발생하더라도 플랜트 운전을 안전하게 할 수 있어야 한다.

또한 처리기능의 독립성 강화 및 부하의 분산을 도모하기 위해 운영 스테이션과는 별도로 구성되어야 한다.

주요 기능

데이터 수집 및 처리

각종 프로세스 데이터, 운전조작기록, 폐기물 반출계량 데이터, 전기설비 계측치 등의 데이터는 데이터베이스 스테이션에서 일괄 관리집계 해야 한다.

보존이 필요한 데이터는 이력 저장장치(History Device)에 저장시켜야 한다.

집계된 데이터는 시보, 일보, 월보, 연보 등으로 작성하고 운영자의 지시에 따라 모니터 표시 또는 프린터에 의해 인쇄되어야 한다.

프로세스관리를 위한 프로세스 데이터베이스 구축기능

순시 데이터를 수집 보존

이력 데이터를 수집 보존(6개월)

공통시계 기능

보고서(일보, 월보, 연보) 작성 기능

4.2.7 제어 스테이션(Control Station)

개요

감시제어시스템의 제어 스테이션은 생활폐기물 시설의 주 제어장치로서 옥내자립형으로 판넬 내부에 CPU 및 메모리 카드 등을 구비한 산업용 제어기기 등을 내장하고 입출력 처리, 고속 연산처리 및 처리설비의 루프 제어, 고속 순차(Sequence) 제어 등을 수행하며 고속의 통신선로를 통해 운전 스테이션과 연계되어 분산제어기능을 완벽하게 수행할 수 있어야 한다.

각 제어 스테이션은 연속제어와 시퀀스 제어가 고속으로 동시에 이루어질 수 있어야 하며 다운 로딩(Down Loading)이 가능한 컨트롤러로서 제어대상에 대한 최적시스템 구성이 가능하고 제어규모 및 제어연산속도가 본 시스템의 규격 및 기능에 적합한 것이어야 한다.

필요시 마스터 제어 스테이션(Master Control Station)은 그래픽 드라이버(Graphic Driver)의 기능에 적합하도록 설치되어야 하며, 보수점검 및 유지관리가 용이하도록 배치되어야 한다.

주요 기능

Relay Contacts

Latching Coils

Master Coil Relay

Timer

Down Counter Shift Register

ADD, Subtract, Multiply, Divider

Compare Data Moves

Subroutine

PID Loop Algorithm

4.2.8 중앙감시반

중앙제어실에 사용되는 중앙감시시스템은 24시간 연속적으로 사용하는 기기로서 각종 투입구, 섹션밸브, CCTV 및 계측제어의 컴퓨터 데이터 신호를 스크린에 표출할 수 있는 최신장비이어야 한다.

실내조명이 켜져 있는 밝은 상태의 환경에서도 선명한 화면을 표현할 수 있어야 하며, 스크린과 프로젝터가 상호 일체형으로 구성되어야 한다.

중앙감시반의 영상 모듈 형식은 신뢰성, 안정성, 에너지절감 및 유지관리성 등에 대하여 사전에 면밀히 검토되어야 한다.

4.2.9 CCTV 설비

개요

중앙제어실에 사용되는 CCTV 시스템은 24시간 연속으로 실내외를 모두 감시하는 기기로서 중앙제어실에서 녹화 및 모니터링이 되도록 한다.

각 시설별로 CCTV 카메라가 설치되며 중앙제어실에서 모니터링이 가능하도록 구성하여야 하며, 카메라의 영상을 양호한 상태로 수신할 수 있도록 해야 한다. 또한, 각 시설에 설치된 각각의 CCTV를 한곳에서 모니터링 할 수 있는 시스템을 갖추어야 한다.

옥외에 설치되는 모든 설비(카메라, 하우징, 회전기 등)는 전천후 옥외형으로 부식되지 않고 외부 충격에 강한 재질로 제작되어야 하며, 하우징은 완전 방우용으로 이중 덮개가 있고 온도조절장치(Thermostat)로 작동되는 팬, 히터가 내장된 것이어야 한다.

옥내에 설치되는 모든 설비(카메라, 하우징, 회전기 등)는 외형으로 부식되지 않고 외부 충격에 강한 재질로 제작되어야 하며, 하우징은 외부의 먼지 및 충격으로부터 보호 되어야하며, 팬 및 히터는 설치 제외한다.

설비의 기술적 조건
CCTV 설비의 기술적 조건은 확장성과 신뢰성, 최신기술을 감안하여 적용해야 한다.

시스템 환경조건

입력전압 : 24 V AC or 220 V AC, 60 ㎐

동작온도 :

20~50 ℃

습 도 : 20~90%RH

4.3 지역난방시설

4.3.1 제어계통 구성

플랜트의 전체 제어 계통은 다음과 같은 요소들로 구성된다.

측정 계통

폐루프 제어

개루프 제어

안전 보호 인터록

경보 계통

사고 기록 계통

대형 다중 화면

이들 상호 계통 간에는 다량의 신호 교환이 이루어져야 하므로 신호와 기기 설계는 표준 규격(Standard Type)을 따라야 한다. 공급되는 제어 및 감시 기기는 국내에서 사용이 적합하여야 하며 플랜트 전 계통이 모든 운전 단계에서 고장 없이 안전하게 이루어지도록 구성해야 한다.

측정 계통
모든 중요한 측정치는 플랜트의 일반적인 감시가 가능토록 중앙제어실로 전송되어야 한다.

주 설비 계통
제어감시용 모든 필수 측정 신호는 분산제어설비(DCS)에 접속되어야하고 모니터에 표시되어야 한다. 이러한 표시로 중앙제어실의 운전원이 집중된 제어 수행을 할 수 있도록 구성해야 한다.

보조 설비 계통

주 기기, 열공급설비, 열전용 보일러의 주 설비 계통과 관련이 적고 독립적으로 운전되는 보조 설비 계통의 감시 및 제어에 필요한 모든 측정 신호는 프로그램 논리 제어기(PLC), DDC, RTU 또는 아날로그 계기에 접속되어야 하며, 설계 시 이에 관한 감시, 제어를 할 수 있도록 구성하여야 하고 통신 프로토콜은 상위 기종과 통신 접속에 문제가 없도록 구성해야 한다.

보조설비 계통은 분산제어설비와의 접속을 위해 통신 포트(Serial port)와 중요한 신호의 Hardwire 연결을 위한 입/출력 신호 단자를 독립적으로 구비해야 한다. 중앙제어실의 분산제어설비에 지시되는 신호의 종류는 설계과정에서 누락됨이 없도록 상세하게 검토하여 결정해야 한다.

폐루프 제어

주기기, 열공급설비, 열전용 보일러의 감시, 제어는 분산제어설비에 의해 수행된다. 분산제어설비는 마이크로 프로세스를 채용한 계층적 기능 분산 구조로서 플랜트에 요구되는 높은 이용도 및 고 신뢰성이 확보되도록 한다.

이는 계통의 이중화 개념을 채택하여 한 공정 제어기가 고장일 경우에도 방해 없이 Backup이 되어 운전이 지속되어야 한다.

분산제어설비는 운영자 작업 스테이션(Operator Work Station)의 키보드 혹은 마우스 조작에 의하여 운전되어야 한다.

개루프 제어

개별 기기 제어
개별 기기를 제어할 때 다음 기준을 따라야 한다.

명령(Order)은 펄스 인가형(impulse) 형식으로 행한다.

궤환신호(FeedBack)는 안정된 상태(steady)의 신호이어야 한다.

솔레노이드 밸브의 궤환신호는 주 밸브의 동작에 대한 리미트 스위치 접점 신호로부터 받는다.

표4.2-1 개별 기기 제어

구분	전동기	전동 밸브	솔레노이드 밸브
명령 (Order)	기동(Start) 정지(Stop)	열림(Open) 닫힘(Close) 정지(Stop) (중간 위치가 필요한 밸브)	열림(Open) 닫힘(Close)
궤환 신호 (FeedBack)	가동(Running) 정지(Stopping) 고장(Failure) 현장 안전 스위치 개방 전동기 전류(규정시)	열림 리미트 닫힘 리미트 원격 선택	열림(Open) 닫힘(Close)

중계 릴레이는 전자기기실(Electronic Room) 내의 캐비닛(Cabinet)안에 취부 한다.

중계 릴레이는 분산 제어 설비 또는 프로그램 논리 제어기로부터 임펄스 신호로 조작된다.

임펄스의 길이는 접점이 자기 유지(Self Holding)가 가능토록 충분히 길어야 한다.

순차 제어
순차 제어 구성은 다음의 방법 중 하나를 선택해야 한다.

자동 순차 제어 (Automatic sequence run)
순차는 단계적으로 수행되어야 한다. 이전의 조건이 충족된 후에 다음 단계가 수행되어져야 한다. 순차 기동은 수동 또는 최초 조건이 충족된 후에 자동으로 이루어진다.

단계별 순차 제어 (Step-wise execution of sequence)
조건이 충족되었을 때 운전원이 차례차례 한 단계씩만 운전 할 수 있다. 이 방법은 운전원이 진행 속도를 결정할 수 있다.

조건 없는 (Without condition) 단계별 순차 제어
이 방법은 키 스위치를 해지(Unlocking)한 후에만 수행이 가능하다. 각 단계 사이의 단계별 접근은 조건 없이 가능하다. 그러나 개별 구동 기기를 위해 안정된 인터록(Steady Interlocking)이 구비되어야 한다.

논리 제어 및 인터록

논리 제어 모드에서는 각 상이한 조작 설비들과 조건이 접속되어야 한다.

인터록이 성립되면, 설비는 조건 성립 요건에 따라 기동되거나 정지 될 수 있다. 인터록은 전동기를 기동시키거나 전동 밸브를 운전하기 위하여 충족되어야 하는 조건들로서 이러한 조건들은 때때로 전동기가 기동된 후에는 사라진다.

하위 그룹 기기 제어

하위 그룹은 관련 보조 계통을 가지고 있는 공정 장비로 구성된다. 예를 들어 터빈 오일 구동 펌프는 보조 오일 계통과 냉각수 계통을 가지고 있다.

하위 그룹에서 공정 장비는 한 번의 명령으로 기동된다.

그룹 제어는 동일한 업무에 제공되는 다수의 공정 단위로 구성된다. 예를 들어 발전소에는 다수의 펌프가 공정 조건을 충족시키고 장비를 보호하기 위해서 그룹으로 제어되는 설비가 있다(예: 급수펌프).

운전자의 조작 횟수를 줄이고 오동작을 방지하도록 자동 제어 및 인터록 계통이 구성되어야 한다.

예비기기는 연속적인 운영을 유지하기 위하여 실행 가능할 때에는 어느 때고 자동으로 가동되어야 한다. 인터록은 예비 기기가 자동 대기 모드에 놓여 있지 않는 한 자동으로 가동되지 않도록 설계되어야 하고 운전 모드 상태는 주 제어실의 운영자 작업스테이션(Operator Work Station)에 분명히 지시되어야 한다.

제어 계통의 장애가 하나의 하위 그룹(예 : 한대의 급수 펌프) 이외의 다른 것에 영향을 주지 않도록 계통의 기능이 분산되어야 한다.

안전 보호 인터록

이 계통의 목적은 사람과 설비를 보호하는 것이 목적이다.

이 계통은 분산제어설비 계통과는 별도로 구축되거나 분산제어설비 계통의 독립적인 부분으로 구축되어야 한다.

보호 설비는 ‘Fail to safe’ 원리(이상 발생 시 플랜트를 보호하는 조건)를 적용해야 한다.

오동작 및 오검출로 인한 보일러 정지 사고를 방지하고 열전용 보일러의 신뢰도와 이용율을 향상시키기 위해 2 out of 3 트립 논리 개념을 적용해야 한다.

DH 계통의 트립에 관련된 기기들 즉 감지기(Sensors) 및 액츄에이터와 같은 트리핑 기기(Tripping Devices)는 ‘여자시 트립(Energized-to-Trip)’ 되는 원리를 기본으로 하고 보일러 보호 시스템(Boiler Protection System)은 ”비여자시 트립(Deenergize-to-Trip)" 원리를 적용해야 한다.

드럼 저수위와 같은 중요한 트립은 운전의 신뢰성을 보장하기 위하여 충분한 이중화 장치를 포함해야 한다. 보호 계통 신호는 고장의 원인 분석이 가능토록 분산 제어 설비에 연결되어야 한다.

경보 계통
플랜트로 운전공정에서 발생하는 경보(Process alarm)는 분산 제어 설비의 LCD에 나타나야 하고 이것과 병행하여 경보용 프린터에 출력되어야 한다. 하부 계통을 위해 별도의 경보기 및 경보창을 사용할 수도 있다.

사고 기록 계통
플랜트 운전 중 발생하는 사고는 분산 제어 설비를 통해 즉시 사고 기록용 프린터로 출력되어 플랜트 상황 분석 자료로 활용되도록 하여야 하며 전기 계통의 사고 기록은 사고 기록 분석기(Sequence event recorder)를 통해 즉시 기록하여 원인 분석 자료로 활용되어야 한다.

대형 다중화면(Large multi screen)
대형다중화면은 터빈/발전기, 열전용보일러, 지역난방설비, 전기설비(전력제어감시설비) 등 플랜트 전체 계통의 운전상황을 중앙제어실에서 운전원이 한눈에 쉽게 파악 할 수 있도록 설계되어야 하며, 24시간 운용에 따른 전용장비로 설계되어야 하고 인간공학적 관점에서 중앙제어실 내 적합한 위치에 최소한의 공간을 활용하여 설치되어야 한다.

4.3.2 제어 계통 기능

제어 계통은 운전원이 연속적으로 열병합 발전소를 운전함에 있어서 모든 운전 조건 하에서 안전하고 신뢰성이 있으며 지역난방 열부하 및 전력 생산에 적합한 자동 제어가 되도록 설계한다.

부하 조절 능력

제어 설비의 응답 특성 및 제어 능력이 지역난방 열생산시설의 주요 기기 및 보조 기기의 정격 출력 변동율 및 일정 출력 능력을 제한하지 않도록 한다.

제어 설비의 속응도는 보일러, 터빈 및 보조 기기의 기계 설비 능력에 제한을 주지 않아야 하며 부하 조절 능력을 만족할 수 있도록 설계한다.

보일러 추종 제어
제어 계통은 지역난방 열부하 요구 신호 또는 전력 출력 요구 신호에 대한 보일러의 응답성을 높이고 주요 공정 변화량의 제어 편차를 최소화하여 운전 상태 및 조건 변화에 따라 지역난방 열생산 시설이 안정된 운전이 가능하도록 하기 위해 보일러 추종 제어 방식을 적용한다.

보일러 제어
보일러 제어 계통은 기동 정지 절차를 간소화하도록 설계해야 한다. 드레인(Drain) 및 벤트(Vent)를 포함한 기동, 정지는 가능한 그룹 제어(Group Control)로 하여 운전원의 기동 조작을 단순화하고, 관련 제어 루프와 안전 보호 연계 인터록이 되도록 한다.

보일러 마스터 제어
보일러 마스터 제어부는 주 증기 압력을 궤환 신호로 하고 증기 유량을 선행 제어 신호로 하는 2요소(Two elements) 제어로 한다.

급수 유량 제어

급수 유량 제어 계통은 드럼 수위 제어 계통의 요구 신호에 충족하는 급수 유량을 공급하기 위해 급수 펌프 및 관련 밸브를 최적 상태로 제어하도록 하는 기능을 갖추어야 한다.

급수 유량 제어 계통은 기동 및 저부하시 1 요소 제어 신호로 급수 밸브의 개도를 조절하여 급수유량을 제어되도록 한다. 중부하 이상에서는 드럼 수위에 급수 유량 신호 및 증기 유량 신호를 선행 제어 신호로 하는 3요소(Three elements) 제어로 한다. 3요소(Three elements) 제어의 경우 급수 유량 제어는 급수 펌프의 속도 조절 또는 3요소(Three elements) 급수 제어 밸브로 조절되도록 한다.

연소 제어

연료 제어
연료 제어는 안전한 연소가 되도록 공기/연료 비율을 유지하면서 부하 요구 신호에 대응하여 층(Level)별로 연료량을 공급해야 한다. 연료 제어 시 압력이 규정치 이하로 떨어지지 않도록 압력보정 기능을 고려해야 한다.

연소공기 제어
연소 공기 제어는 노 내의 안전을 도모하고 공기/연료 비율을 안정된 연소가 되도록 유지하면서 부하 요구 신호에 대응하여 층(Level) 별로 공기량을 공급해야 한다. 연소 과정에서 항상 공기 유량이 연료 유량 보다 많은 상태(Air Rich)를 유지하며 안정된 연소가 되도록 한다. 또한 적절한 연소가스 온도를 유지하여 질소 산화물 발생을 억제하며, 최소한 다음과 같은 기능을 갖도록 한다.

(가) 공기 유량 하한 제한

(나) 공기 유량 / 온도 제어(공기예열기 채택 시)

(다) 과잉 공기 유량 제어

주증기 온도 제어

터빈으로 유입되는 주 증기 온도는 정상 운전 시 부하 변동 시에도 일정하게 유지되어야 하며, 주 증기 출구 온도가 높아질 경우 선행 제어신호를 채택하여 분사수(Spray Water) 제어가 병행되도록 한다.

분사수 제어밸브와 그 블럭 밸브(Block Valve)는 ASME/TDP-1의 안전보호 인터록을 적용한다.

버너 제어 (Burner Management System)

버너 제어 계통은 분산제어설비에서 원격 자동 및 수동 운전이 가능하며, 또한 유지 보수를 위하여 필요한 현장 조작반을 현장 버너 부근의 편리한 장소에 설치하여 수동 운전이 가능해야 한다. 버너 제어 계통은 NFPA의 요구 조건에 따라 설계되도록 한다.

버너 제어 계통은 최소한 다음과 같은 기능을 수행해야 한다.

(가) 노 내 퍼지 (Purge)

(나) 누설 점검 (* 연료가 Gas일 경우)

(다) 예비 점화 (Prelight)

(라) 화염 상태 감시

(마) 버너 점화 / 소화

(바) 연료 정지 및 차단

버너 제어 계통은 분산 제어 설비로 구성되며 운영자 작업 스테이션(Operator Work Station)으로 완전한 운전 제어가 되도록 한다.

버너 제어 계통은 디지털 컨트롤 시스템(Digital Control System)의 한 노드로써 별도의 통신 게이트웨이 없이 고속의 데이터통신 선로에 직접 접속되어야 한다.

버너 제어 계통은 화로 안전을 확보하기 위하여 이중의 CPU 및 메모리를 채택한 디지털 프로그램이 작성 가능한 제어기(Digital programmable Controller)를 사용하고, 전원 상실 시에도 프로그램의 내용이 상실되지 않도록 EPROM에 탑재되도록 하거나 배터리로 백업(Back-up) 되도록 한다. 또한, 1 out of 2의 여분 시스템(redundant System)으로 한다.

화염 검출기 형식은 연료가 오일(Oil)인 경우 적외선형으로 하고, 연료가 가스(Gas)인 경우 자외선형으로 한다.

터빈 제어

터빈 발전기 제어 계통은 기동 정지 절차를 간소화하도록 설계해야 한다.

기동 정지 절차는 논리적인 단계로 구분하며 자동 / 수동 운전이 가능해야 한다.

드레인(Drain) 및 벤트(Vent)를 포함한 기동 정지 절차는 운전원의 선택으로 자동, 수동 운전이 가능하도록 하며 냉간 기동, 난간 기동, 열간 기동은 플랜트 상황에 따라 자동 / 수동으로 이루어지도록 한다.

터빈 제어 계통은 최소한 다음과 같은 계통을 포함한다.

조속기 제어

터빈 트립

터빈 / 발전기 감시

터빈 / 발전기 자동 기동 정지

현장 계기 및 판넬

주 제어실에 설치되는 계기, 판넬 등

기타 보조 기기 제어

조속기 제어

터빈 회전수 증감, 부하 제어 및 소내 단독 운전 시에 속도 제어 기능을 수행하기 위해 전자 유압식(Electro-hydraulic Control) 조속 제어장치로 설계한다.

조속기의 속도 조정율은 전부하 범위에서 정격 속도의 1~10% 범위에서 설정 가능하도록 하여야 하며, 한국전력거래소(KPX)의 전력시장 운영규칙에 적합해야 한다.

터빈 속도 제어
설정된 속도 상승율로 정격 회전수까지 자동적으로 속도가 상승되도록 하는 기능을 갖도록 한다. 승속 시, 터빈 속도는 진동 및 열응력 상태를 분석하여 단계(Step)적으로 증가되도록 한다.

터빈 자동 기동 정지
터빈 자동 기동은 운전원의 기동 지령을 받아 다음과 같은 기능이 자동 수행되도록 한다.

플랜트 자동 기동정지(Automatic Start-up & Shut-down System) 기능을 적용

냉간기동, 난간기동, 열간기동에 따른 자동승속제어(Auto Run-up Control)

보조 계통 운전 점검 (Drain Valve, Vent, 증기 밀봉 계통, 진공발생기(Vacuum Ejector) 유압 계통, 윤활유 계통 등)

보조 계통 제어

논리(Sequence and Interlock) 제어

보조 기기 계통은 각 계통별로 개별 자동 운전되거나 발전소 부하 제어 계통과 연계 운전 되도록 한다.

(가) 또한 주 제어반에서 원격 자동/수동 운전되거나 현장 수동 조작이 가능해야 한다. 제어 계통은 필요한 운전 조작 횟수를 줄이며 오동작으로 진행되는 것을 방지하도록 설계한다. 발전소의 연속적인 운전을 유지하기 위해 예비(Standby) 기기는 필요 시 자동 기동 상태에 놓일 수 있도록 한다. 운전원이 자동 모드에 두지 않는 한 예비 기기가 자동 기동되지 않도록 논리 제어 계통이 구성되도록 한다.

(나) 기기가 운전, 자동 기동 대기 및 정지 모드에 놓이면 주제어반의 지시 램프나 LCD상의 표시로써 그 모드 상태가 분명하게 표시되도록 한다.

논리 제어회로는 주 제어기 고장 시에도 연속 운전이 가능하도록 후(Back-up) 제어 기능을 두어야 한다. 논리 제어 계통은 최소한 다음과 같다.

(가) 냉각수 계통

(나) 연료유 계통

(다) 보조 증기 계통

(라) 급수 계통

(마) 주 증기 계통

(바) 터빈 발전기 보조 기기 계통

(사) 급수 가열기 추기, 배기 및 배수 계통

(아) 기타 계통

보조 설비 논리 제어

주요 제어 계통과 연관이 적고 독립적으로 운전되는 보조 설비 제어 계통은 가능한 한 프로그램형 논리 제어기로 수행해야 한다. 그 계통은 다음과 같다.

(가) 제매기 계통

(나) 수처리 계통

(다) 전기 집진기

(라) 기타

보조 제어

탈기기(Deaerator) 제어
탈기기 수위 제어는 수위 제어기에 의해 보충수(Demi. Water) 공급량으로 조절하며, 탈기기 압력 제어는 증기 압력 제어 밸브에 의해 일정 압력이 유지되도록 한다.

공기 예열기(Air Preheater) 온도 제어
공기 예열기의 공기 인입구측 저온부 온도는 공기 예열기 입구 공급 온도와 출구 가스 온도의 평균값으로, 공기 예열기 전단 입구 공기 덕트에 설치된 공기 예열기의 증기 유량을 조절하며 제어한다.

분무 증기(Atomizing Steam) 제어
분무 증기 압력 제어는 버너에 적절한 압력의 증기가 공급되도록 압력 제어 밸브에 의해 조절되도록 한다.

보조 증기 제어
보조 증기는 추기 또는 보조 증기 헤더의 압력 및 온도가 일정하게 조절되도록 한다.

열공급 시설 제어 계통

종속(Cascade) 차압 제어
열 사용자의 말단 차압 신호의 전송에 의하여 펌프 속도를 제어하며 열 사용자의 부하가 급속히 변화 시 신호 전송 속도와 압력 변화의 시간 지연에 대한 영향을 최소화하기 위하여 열공급 지역 내의 말단사용자 차압과 열원 설비 지역 내의 배관망 차압 신호를 감지하여 종속 차압 제어가 되도록 한다.

공급 온도 제어

열교환기의 응축수 수위 제어
열교환기 온수통(hot well)의 응축수 일정 수위 유지는 수위 조절 밸브에 의하여 제어되도록 한다.

콘덴서로 유입되는 고온수 온도 제어
사용자 부하의 사용량이 CHP 열생산량 보다 적을 시 잉여 열 부하량은 응축기(Condenser)로 유입시키게 되며 이는 냉각탑의 냉각 수량의 조절에 의해 열교환기로 회수되는 지역난방 운전모드의 회수온도 기준에 적합토록 제어한다.

축열조 압력 제어
축열조 내에 외부로부터 공기의 유입에 의한 부식 방지를 위해 항상 500㎩ 정도의 압력이 축열조 상부에 유지되도록 한다.

열원 시설의 기본 운영 기준

열 수송관 계통의 안전을 위하여 온도 및 압력 제어 기능을 각 지역난방 순환수 펌프 운전 모드에 적용한다.

열공급 시설 및 열사용 시설의 자동화(On-line)로 운전의 효율을 높인다.

열전용 보일러 프로세스 제어 계통

운용 개념

열병합 발전 설비가 정상 가동 되기 전 초기 난방수 공급 시

지역난방 열부하가 열병합 발전설비의 열생산 용량을 상회할 경우

연소 공기 제어 계통
연소 공기 제어는 노 내의 안전을 도모하고 공기/연료 비율을 안정된 연소가 되도록 유지하면서 보일러 마스터 제어부의 부하 요구 신호에 따른 연료 유량에 대응하여 개별로 공기 유량을 공급해야 한다. 연소 과정에서 항상 공기 유량이 연료 유량보다 많은 상태(Air Rich)를 유지하며, 안정된 연소가 되도록 한다. 또한 적절한 연소 가스 온도를 유지하여 질소 산화물 발생을 억제하며 최소한 다음과 같은 기능을 갖도록 한다.

공기 유량 하한 제한

공기 유량 / 온도 제어(공기예열기 채택 시)

과잉 공기 유량 제어

연료 제어 계통
연료 제어는 안정된 연소가 되도록 공기/연료 비율을 일정하게 유지하면서 보일러 메인(master) 제어부의 부하 요구 신호에 대응하여 개별로 연료량을 공급하도록 해야 한다.

드럼 수위 제어

운전 중에 보일러 부하에 맞는 급수량을 공급하고 드럼 수위가 일정한 수위로 유지되도록 제어되어야 한다.

저부하(30% MCR)에서는 드럼 수위로 직접 급수 제어 밸브(Feed Water Control Valve)의 개도를 조정하는 1요소 제어를 하고 저부하 이상에서는 드럼 수위에 급수 유량 신호 및 증기 유량 신호를 선행 제어 신호로 하는 3요소(three elements) 제어한다.

탈기기 제어
탈기기의 압력은 공급 증기 압력 제어기에 의해 일정하게 유지되도록 하고 탈기기 저수조 수위는 수위 제어기에 의해 보충수 (연수) 공급량을 제어한다.

4.3.3 트립 및 보호인터록

트립 및 보호 인터록 계통은 운전원에게 위험을 초래하거나 열병합 발전소 및 지역난방 공급 계통의 주요 기기에 손상을 줄 수 있는 위험한 사고를 미연에 방지하기 위해 신속하고 정확하게 대응하여 동작되도록 설계해야 한다.

일반

오동작 또는 오검출로 인한 발전소 정지 사고를 방지하고 열병합 발전소의 신뢰도와 이용 율을 향상시키기 위해 "2 out-of 3" 트립 논리 개념을 적용한다.

열병합 발전소 트립 및 보호 인터록 계통은 무정전 교류 전원 220V 계통 전원에 의해 동작되고 소내 모든 교류 전원이 상실되었을 때 전원은 축전지에 의해 전원이 공급되어지도록 한다.

DH 계통의 트립에 관련된 기기들 즉 감지기(Sensors) 및 엑츄에이터(Actuators)와 같은 트립핑 기기(Tripping Devices)는 “여자시 트립(Energized-to-Trip)” 되는 원리를 기본으로 하고 보일러 보호 시스템(Boiler Protection System)은 비여자시 트립(Deenergized-to-Trip)의 원리를 적용한다.

발전소의 트립 계통은 트립 발생 원인과 진행 상황을 판단키 위해 사고 분석기 및 분산제어설비의 사고 분석 기능에 각각 출력을 주도록 한다.

트립 및 보호 인터록에 관련된 모든 기기들은 제어 기기나 감시 기기와는 별도로 설치되고 물리적, 전기적으로 격리시키며, 회로 구성은 하드와이어(Hardwire)로 한다.

비상시 설비 수동정지가 가능하도록 비상정지 조작반(Emergency Shut-down System)을 적용하며, 주제어 데스크에서 수동 트립이 가능하도록 설계하며 수동 트립이 보조 계통일 경우에는 해당 보조 계통만 트립되고 나머지 계통은 운전을 계속할 수 있도록 한다.

수동 트립 계통은 트립원인이 모두 제거되어야 재기동(Reset)할 수 있도록 한다.

보일러 보호

보일러의 안전과 기기를 보호하기 위하여 보일러 관련 설비의 트립이나 이상 상태 발생시 주 연료를 차단(MFT) 한다.

최소한 NFPA 85C에서 요구한 다음과 같은 조건이 발생할 경우에 보일러가 트립 되도록 한다.

운전원에 의한 수동 트립

압입 통풍기 트립

노 내 압력 ‘이상 고, 저’

전 버너 화염 상실

드럼 수위 ‘이상 고, 저’

전 버너 정지

제어 전원 상실

보일러의 수축(Implosion)과 팽창(Explosion)을 방지하기 위하여 각종 댐퍼의 인터록은 NFPA의 요구 조건에 따른다.

터빈 보호

터빈 계통을 보호하기 위하여 터빈 관련 설비가 이상 상태로 되었을 때, 터빈의 관련 밸브(차단 밸브, 제어 밸브)를 급속히 닫아 터빈 관련 설비가 보호되도록 한다.

최소한 다음과 같은 조건이 발생할 경우에는 터빈을 트립 시키도록 한다.

운전원에 의한 수동 Trip

전기적 터빈 과속도 Trip

베어링 메탈 온도 ‘고’

베어링 오일 압력 ‘저’

제어유압 상실 Trip

고진동 Trip

배기(Exhaust Hood) 압력 ‘고’

보일러 트립

분산제어설비 Fail (DCS제어 시)

Differential Expansion ‘고’ (Axial Displacement)

터빈측에 기계적인 과속도 감지 장치를 독립적으로 설치하여 터빈 과속도 시 기계적으로 트립 되도록 한다.

4.3.4 경보계통

경보 계통은 열원 설비의 중요 계통이나 기기의 고장 또는 이상 상태를 운전원에게 주지시키기 위한 설비로 분산제어설비에 의해 Monitor상에 모든 경보 상태를 표시하도록 하고, 열원 설비의 정상적인 운전 유지 및 안전 운전 확보에 직결되는 곳의 이상 상태와 기기의 그룹별 이상 상태를 항시 표시 할 수 있도록 한다.

열원 설비의 중요 계통 또는 기기의 이상 상태 발생시, 운전원이 정확한 조치를 할 수 있도록 분산제어설비의 운영자 작업 스테이션(Operator Work Station)에 표시되어 운전원이 계통 또는 기기의 이상 상태를 인식할 수 있어야 한다.

경보를 발생해야 할 계통 또는 기기의 선정 기준은 다음과 같다.

보수시 오랜 시간이 요구되는 중요한 기기

위험한 상태를 야기시키거나 운전원의 안전이 요구되는 기기

기기의 트립(Trip)을 야기 시킬 중요한 기기

경보 계통은 무접점식 전자 모듈 방식을 사용해야 한다.

정상 상태 시 경보 접점은 열림(Normal Open)접점 상태이며, 이상 시(경보 발생 시) 닫힘(Fail Closed) 접점 상태가 되도록 한다.

전자 모듈, 경보창 및 단자반은 장래 확장을 위해 20%의 예비 능력을 갖도록 한다.

경보 계통은 경보음 제거(Silence), 확인(Acknowledge), 리셋(Reset) 및 램프테스트(Ramp Test)푸쉬버튼을 둔다.

경보음과 복귀 경보음은 90㏈(A)를 넘지 않도록 하고, 소리의 크기와 주파수를 임의로 조절할 수 있도록 한다.

경보 계통에는 무정전 전원 220V 교류 전원이 공급된다.

경보 계통은 모든 운전 조건하에서 안전하고 신뢰성 있게 동작되도록 설계한다. 이 계통의 동작 시퀸스는 ISA-A.18.1의 R-1-2-9에 따르며, 그 시퀸스는 다음과 같다.

라인	현장 접점	푸쉬버튼 조작	시퀸스 상태	경보창	경보음	정상 복귀 경보음
1	정상	-	정상	꺼진 상태	없음	없음
2	비정상	-	경보	빠른 점멸	발생	없음
3	정상 또는 비정상	경보음 제거	경보음 중지	빠른 점멸	없음	없음
4A	비정상	확인	확인	점멸 멈춤	없음	없음
4B	정상	확인	-------- 라인 5로 --------
5	정상	-	복귀	느린 점멸	없음	설정시간발생
6	비정상	-	-------- 라인 2로 --------
7	정상	리셋	정상	꺼진 상태	없음	없음

4.3.5 감시계통

병합 발전 계통 및 지역난방 공급 계통의 비상 정지 기간을 최소화하고 이용율을 향상시킴으로써 주요 설비를 안전하고 신뢰성 있게 운전하기 위해서 최소한 다음과 같은 감시 계통을 설치한다.

모든 측정치와 분석치가 주제어반의 감시 계기 및 Monitor에 나타나야 하며 감시 계통 이상시 주 제어반에 경보를 발생토록 한다.

화염 감지 계통(Flame Detecting System)
버너 관리 계통의 화염 감지 계통(Flame Detecting System)은 아래 기준이 버너 관리 계통의 공급 시에 준용된다.

화염 감지 계통은 각 개별 버너에 공급되어야 한다.

센서 형식은 연료가 오일일 경우 적외선 감지 형식(Infrared Detector Type), 연료가 가스(Gas)일 경우 자외선 감지 형식(Ultra Violet)의 것이 바람직하다. 센서는 UL 또는 CE의 승인품이어야 한다.

점화기의 감시를 위한 독립된 계통이 공급되어야 한다.

각 계통은 연속적인 자기 진단(Self-Checking)을 수행하는 기기를 구비하여야 된다. 화염의 상실 시에는 자동으로 연료를 차단 및 버너를 정지시키고 경보를 발해야 한다.

단일 기기의 고장 및 전원 차단에 의한 영향은 개별 버너에 한해야 한다.

화염 감지기는 열에 의한 손상을 보호하도록 적절한 냉각 매체가 공급되어야 한다.

폐쇄 회로 텔레비전 계통

주 보일러 시설의 감시를 위해 다음과 같은 폐쇄회로 텔레비전(CCTV)를 공급해야 한다.

화염 감시 (Flame Detecting) 및 가스 터빈실(Gas Turbine Room)

드럼 수위 감시

연돌 배출 Gas 감시

노 내 화염 감시 계통

운전원이 노 내 화염을 쉽게 감시할 수 있도록 노내화염 감시용 컬러 모니터를 수직 감시반에 설치한다.

카메라는 삽입 자동 복귀형이 사용되며 노 내 먼지나 재 등으로 더럽혀 지지 않도록 압축 공기 퍼지형으로 한다. 또한 화염 상태를 자세히 확인할 수 있는 줌(Zoom) 렌즈 기능을 갖춘 제품을 공급해야 한다.

카메라의 작동, 보호 및 설치를 위한 외함을 구비해야 한다.

연돌 가스 및 드럼 수위 감시 계통
연돌 가스 및 드럼 수위 감시용 컬러 모니터를 수직 감시반에 각각 설치한다.

카메라 렌즈 및 부속품의 열화 방지 및 기능 보호를 위한 공기 필터, 냉각용 공기 공급관, 건조기(Dryer) 등의 필요 사항을 완벽히 구비해야 한다.

모든 카메라와 모니터는 컬러(Color) 타입 이어야 하며, 모니터는 중앙제어실의 운전원이 감시하기 용이한 곳에 설치해야 한다.

모든 모니터는 눈부심 방지용 후드(Hood)를 갖추어야 하며 무반사 형식이어야 한다.

초점 조절, 빔(Beam) 전류 조절등과 같이 때때로 조절이 필요한 제어장치는 카메라를 분리하지 않고 쉽게 조절 가능해야 한다.

외부에서 초점 조절을 위한 조작 장치를 구비하여야 하며, 각 모니터에 설치되어야 한다.

비디오 튜브(Video Tube)를 제외한 모든 감시 계통은 완전한 I.C화되어야 한다.

카메라는 5 lux 이하의 투사 조명에서도 밝고 선명한 화면을 제공해야 한다.

정격 전압의 ±5% 전압 변동에서도 현저한 영상의 저하 또는 변화가 없어야 하며, 470 line 이상의 수평 해상도를 유지해야 한다.

특수한 외함 구조나 어떠한 조정이 없이도 기본 카메라가

20 ℃~60 ℃에서 정상동작 해야 한다.

60℃의 주위 온도 조건하에서 영상의 저하나 변화를 초래하지 않고 동작할 수 있도록 전체적인 카메라 설계가 이루어져야 한다. 주위 상대 습도가 100%까지 상승하더라도 카메라 성능에 영향이 없어야 한다.

수급인은 만족할 만한 감시 계통을 제공하기 위해서 현장 조사를 상세히 실시해야 한다. 즉, 카메라의 정확한 위치 선정 및 보호 방법 등이 강구되어야 한다.

진동 감시 계통 (Vibration Monitoring System)

회전체의 진동을 감시하기 위해 최소한 다음의 대상을 측정하여 분산 제어 설비에서 감시해야 한다.

압입 통풍기 (FDF)

급수 펌프 (BFP)

터빈 / 발전기

지역난방 순환수 펌프

기타 필요한 설비

측정 및 분석된 값은 기록, 경보 및 트립용으로 이용하며, 설정치는 계통 설계 요건에 따른다.

제매기 제어 계통 (Soot Blowing Control System)

제매기 계통 제어는 보일러 기능의 중요한 부분으로서 상세 기술규격은 기계 부분의 상세 설계 내용을 참조한다.

제매기 계통은 플랜트 제어장치와는 별도로 독립된 장치로 제공되며, 보일러 공급자가 관련 제어판넬을 현장과 중앙제어실에 공급해야 한다.

조작용 누름 스위치, 표시등 등이 중앙제어실의 제매기 판넬의 삽입 판넬(insert panel)에 설치되며, 수동 및 자동 운전이 되어야 한다.

제매기 시스템의 상태와 경보신호는 분산제어설비계통에 연결되어야 한다.

종합 출력 지시계
생산 열량, 공급 열량, 생산 전력, 에너지, 외기 온도, 날짜 및 시간, 총 출력 값을 지시하기 위한 종합 출력 지시계가 중앙제어실 대형 다중화면 측면에 1set 설치되도록 한다.

환경 감시

Oil 보일러의 경우는 배출 가스 감시용으로 다음의 분석기가 연돌에 설치된다.

SOx

NOx

Dust

Smoke

CO

유량계(Flow)

온도(Temp)

산소(O2)

LNG 보일러의 경우는 대기 환경 보존법의 배출 허용 기준에 따라 가스류, 전기 또는 경질유(경유, 등유, 휘발유, 납사)만을 사용하여 간접 가열하는 연소 시설은 당해 시설에 한하여 배출 시설에서 제외된다.

NOx

유량계(Flow)

온도(Temp)

산소(O2)

일산화탄소(CO)

4.3.6 분석계통

수질 분석 계통은 증기 및 급수의 오염으로부터 각종 기기를 보호하고, 주요 배관의 부식 등을 방지하기 위하여 계통의 중요한 지점에서 증기 및 급수를 채취하여 지정된 성분을 분석, 지시, 기록 및 경보할 수 있도록 설계한다.

기본요건

수질 분석 계통은 발전소 공정 계통으로부터 시료를 연속 채취하여 자동 분석되도록 해야 한다. 또한 이 계통은 모든 시료와 분석치를 시료 감시반에 집중화 시켜 감시가 용이해야 하며, 시료분석원이 직접 실험실 분석을 위한 수동 채취(Grab Sample)도 용이하도록 설계한다.

이 계통의 설비들은 각 분석기가 요구하는 최적의 압력, 온도, 유량 조건을 만족시킬 수 있도록 설계되어야 한다.

일차 시료 냉각기(Cooler)와 냉각기(Chiller)의 냉각수는 기기 냉각수로부터 공급받는다.

시료 중 오염된 시료는 드레인 헤더를 통하여 외부로 배출하고, 오염되지 않은 시료 수는 회수되도록 설계한다.

시료수 처리, 분석 및 감시 / 제어를 위한 현장 시료 감시반이 구비되어야 한다.

시료 분석용 분석기는 최소한 전기 전도도, pH, 용존산소, 실리카를 둔다.

각 분석기에서 분석된 값은 시료 감시반의 기록계 및 분산 제어 설비에 입력되도록 한다. 또한 분석된 값이 설정치를 초과할 경우에는 현장 시료 감시반에 경보를 발하고, 주제어실에 그룹 경보를 발해야 한다.

기타 설비로는 시료 회수 펌프, 냉각수(Chilled Water) 순환 펌프, 이차 냉각기, 냉각기(Chiller), 시료 회수 서어지 탱크 등을 설치한다.

발전소 시료 채취점은 최소한 다음과 같다.

보일러 드럼 (Drum)

탈기기 출구

급수 펌프 출구

절탄기 입구 (Economizer Inlet)

과열기 출구

응축수 계통 (Condenser)

가스분석 계통

가스 분석 계통은 연소 가스에 포함된 SOx, NOx, 분진 농도, 산소 및 가연성 가스를 분석 및 감시하는 기능을 가진다. 또한 배출 가스 분석치는 환경 관리 지도 관청에 전송할 수 있는 설비를 갖추어야 한다. 기기 및 전송규격은 환경관리 지도 관청에서 요구하는 규격에 부합되어야 한다.

산소 분석 장치는 감지부(Probe)가 공정에 직접 설치되는 지르코니아(zirconia) 형식을 사용한다.

기타 분석 장치는 촉매식 감지기를 사용한 가능한 한 직접 삽입형을 사용한다.

분석기는 발전소 운전 중 교정, 점검이 가능토록 하고 교정(Zero/Span)에 필요한 장치가 부착되도록 한다.

각 분석 장치는 감지기, 제어장치, 기록계, 경보기 등의 기능을 가지며 필요시 측정 및 분석 데이터가 분산 제어 설비의 입력용으로 사용 가능해야 한다.

분석 기기는 고신뢰도 운전이 입증된 제품이어야 하며 분석기의 초기 동작시의 데이터는 사용치 않는다.

연돌 부근에 설치하는 기기는 NEMA 4의 환경기준 조건에 따른다.

4.3.7 현장감시 계통

(일반)지역난방설비에 관련된 현장계측제어 설비에 대한 일반적인 기준과 최소한의 요구조건이며, 현장 요건에 따라 변경할 수 있다

현장 계측기 및 제어기기는 현장 조건에 적합해야 한다. 모든 현장 기기는 NEMA4 이상의 외함 기준을 가지고 있어야 한다.

방폭기기는 IEC79와 같은 국제적으로 인정된 기준에 따라 설계 제작되어야 한다.

모든 공기식 계기에는 필터 및 게이지를 포함한 개별적인 감압 밸브를 취부해야 한다.