KR100264678B1 - 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소에서 다양한 기기의 동작을 범용적으로 제어할 수 있게 하는 소프트 제어방법 및 시스템에 관한 것으로, 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동계통의 임의 채널 및 발전소 제어계통의 임의채널에 속하는 기기를 운전감시용 컴퓨터의 CRT화면을 통해 선택하여 범용적으로 제어하게 하는 소프트제어기를 설치하고, 상기 소프트제어기의 제어신호를 상기 각 채널의 기기에 디멀티플렉서를 통하여 전달하여 조작하되, 상기 디멀티플렉서 내에서 잘못된 채널연결을 방지할 수 있도록 이중의 단위 디멀티플렉서로 구성하고, 상기 소프트제어기의 제어신호에 대해 운전원(運轉員)에게 재차 확인할 수 있게 하여 운전원에 의한 확인신호와 상기 소프트제어기의 제어신호가 결합되었을 때만 현장의 기기에서 상기 소프트 제어기의 제어명령이 실행되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어방법 및 그 시스템.

본 발명은 원자력 발전소에서 다양한 기기의 동작을 범용적으로 제어할 수 있게 하는 소프트 제어방법 및 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 원자력 발전소의 펌프, 밸브, 팬(Fan) 등 운전원(運轉員)의 제어가 요구되는 기기를 제어하는데 있어 소프트웨어로 구현할 수 있는 제어기(制御器)를 통해 여러 종류의 기기를 제어하게 하는 것이다.

일반적으로 원자력 발전소에서 제어를 필요로 하는 계통을 크게 둘로 나누면 방사능으로 부터 공중(公衆)의 안전을 보호하는 안전계통에 속하는 공학적 안전설비작동계통과 비안전 계통으로 분류되어지는 일반적 전력 생산과 관련된 제어계통으로 나눌 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 공학적 안전설비 작동 계통(Engineered Safety Features Acuation System)(40)은 설비의 동작 신뢰도를 높이기 위해 4개 이상의 동일한 기능을 가진 독립된 제어 기기 채널(Channel)(41, 42, 43, 44)로 중첩 구성되어 있고, 상기 발전소 제어계통(50)도 중첩된 채널(51, 52)로 구성되어 있다. (다만 상기 "공학적 안전설비 작동 계통"과 상기 발전소 제어계통은 제어의 중요성이 구별되기 때문에 관리에 있어서도 그 중요성에 있어 차지하는 비중에 구별되어진다.)

상기와 같이 각 단위 채널마다 제어에 필요한 다양한 제어기가 각각 연결되어 있고, 이들 제어기들은 주제어실(主制御室)의 운전 제어반(制御盤)에 각각 분산되어 설치되어 있다. 즉 한 채널과 연결된 여러종류의 제어기가 설치되어 있고 이들 채널은 다시 중복되어 설치된 만큼 제어반에 설치되는 제어기의 수가 많아지고 이들이 설치되어야할 제어반의 크기도 자연 증가되었다.

따라서, 종래에는 운전원이 어떤 특정한 기능에 대하여 제어를 해야할 경우, 그 다양한 제어기 중에 자기가 제어하고자 하는 제어기를 찾아 조작하여 제어기능을 수행하도록 하고 있다.

그런데, 상기 제어기들은 외형적인 형태에서 특별히 구별되는 것이 아니기 때문에 운전원이 자칫 제어기를 조작함에 있어 착각에 의해 다른 제어기를 동작시켰을 경우에는 기대하지 않은 현장기기가 작동하게 되고, 이것은 복잡한 공정(process)으로 이루어진 원자력발전소의 정상적인 운전에 예기치 못한 결과를 불러 올 수 있는 우려를 지니고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해서는 종래의 경우처럼 제어기가 분리되어 설치된 제어반의 제어기 배치와는 달리 일정한 위치에서 모든 제어기를 조작할 수 있게 하고, 제어반에 설치되어야 하는 물리적인 제어기의 수량과 이들이 설치되는 제어반의 크기를 크게 줄이며, 운전원이 다수의 유사한 제어기들 중 제어기를 잘못 선택하여 오조작하게 하는 위험을 방지하게 하여야 할 것이다. 이를 위해서는 다양한 제어기를 범용적으로 총괄할 수 있는 제어기의 설계가 요구된다.

따라서 본 발명은 기능이 고정되어 있지 않아 운전원의 필요에 의해 제어기의 형태를 바꿀 수 있는 기능이 소프트(soft)한 제어기(이하 '소프트제어기'라 칭함)(20)를 사용하여 원자력 발전소의 안전계통으로 분류되는 공학적 안전설비 작동 계통의 채널(41,42,43,44)과 비안전계통으로 분류되는 제어계통의 채널(51,52)에 공용(公用)으로 쓸 수 있게 하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 소프트제어 시스템의 구성도.

도 2 는 도 1 의 이중 디멀티플렉서의 상세구조도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 운전 감시용 컴퓨터

11 : 특정 기기 고유번호 정보

20 : 소프트제어기

21 : 제어신호

22 : 소프트 제어신호용 이중 디멀티플렉서

23 : 제어신호선

24 : 전기-광 변환장치

25 : 양방향(兩方向) 광케이블

26 : 채널선택신호

30 : 확인 푸쉬버튼

31 : 제어확인 신호

32 : 확인신호용 이중 디멀티플렉서

34 : 전기-광 변환장치

35 : 단방향(單方向) 광케이블

40 : 공학적 안전설비 작동 계통

41 : 공학적 안전설비 작동 채널 A

42 : 공학적 안전설비 작동 채널 B

43 : 공학적 안전설비 작동 채널 C

44 : 공학적 안전설비 작동 채널 D

50 : 발전소 제어계통

51 : 발전소 제어계통 채널 X

52 : 발전소 제어계통 채널 Y

110,120 : 디멀티플렉서

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어방법은 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동계통의 임의 채널 및 발전소 제어계통의 임의채널에 속하는 전체 제어기기에 대한 데이터베이스를 구비하여, 운전감시용 컴퓨터로부터 입력되는 특정 제어기기의 고유번호정보에 의거하여 상기 데이터베이스에서 상기 특정 제어기기를 제어할 수 있는 제어기를 자동으로 선택하여 운전원이 제어하게 하는 소프트제어기를 설치하고, 상기 소프트제어기의 제어를 받는 이중구조의 디멀티플렉서를 이용하여 다수의 채널중에 해당채널을 선택하여 제어신호를 전달하고 상기 소프트제어기의 제어신호에 대해 운전원에게 재차 확인할 수 있게 하여 운전원에 의한 확인신호와 상기 소프트제어기의 제어신호에 의거하여 해당 제어기기에 상기 소프트 제어기의 제어명령이 실행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어시스템은원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동계통의 임의 채널 및 발전소 제어계통의 임의채널에 속하는 전체 제어기기를 제어할 수 있는 제어기에 대한 데이터베이스를 구비하여, 운전감시용 컴퓨터로부터 입력되는 특정 제어기기의 고유번호정보에 의거하여 상기 데이터베이스에서 상기 특정 제어기기를 제어할 수 있는 제어기를 자동으로 선택하여 운전원이 제어하게 하는 소프트제어기와; 상기 소프트제어기의 제어를 받아 상기 제어기기가 속하는 다수개의 채널들중에서 해당 채널을 선택하여 해당 제어기기의 정보를 상기 소프트제어기에 전달하고, 상기 소프트제어기의 제어신호를 상기 해당 채널에 전달하도록 이중 구조의 멀티플렉서를 구비하는 소프트제어용 디멀티플렉싱수단과; 상기 소프트제어수단으로부터 발생되는 제어신호에 대하여 운전원(運轉員)에 의해 재확인받아 확인신호를 발생시키기 위한 확인수단과; 상기 소프트제어기의 제어를 받아 상기 확인수단으로부터 발생된 확인신호를 다수의 채널중에서 해당 채널에 전달하여 상기 확인신호와 상기 소프트제어수단의 제어신호에 의거하여 현장 제어기기의 제어가 이루어지게 하는 확인신호용 디멀티플렉싱수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하고 있는 것으로, 도시된 바와 같이 여러 채널(41,42,43,44,51,52)에 속하는 다양한 기기들을 범용적으로 제어하도록 그 기기에 대응하여 제어하는 소프트제어기(20)와, 상기 소프트제어기(20)에서 결정된 제어명령을 해당 채널(41,42,43,44,51,52)로 전달하는 소프트 제어용 이중 디멀티플렉서(22)와, 상기 소프트제어기(20)가 내린 제어명령을 재차 확인하여 제어를 실행시키기 위한 확인용 푸쉬버튼(30)과 상기 푸쉬버튼(30)의 확인명령을 현장의 각 기기로 전달하는 확인신호용 이중 디멀티플렉서(32)로 구성된다.

상기 소프트제어기(20)는 운전감시용 컴퓨터(10)에서 운전원이 CRT를 조작하여 선택하는 특정 기기 고유번호정보를 전달 받아 이를 해독한 다음 해당 기기의 제어에 적합한 형태의 제어기 모양을 자동적으로 소프트제어기(20)의 화면상에 보여주고, 그 제어기가 속한 해당 채널(41,42,43,44,51,52)을 소프트제어기 내부에 있는 데이터베이스 상에서 찾아 제어신호용 디멀티플렉서(22)를 사용하여 자동적으로 연결하며(26), 운전원이 원하는 제어 신호(21)를 키보드, 마우스, 터치스크린(Touch Screen), 트랙볼(Track Ball) 등의 컴퓨터 입력장치를 통해 입력을 받아 이를 PLC(Programmable Logic Controller)등으로 구성된 현장 제어기기에 전달하여 실제적인 기기 작동이 일어나도록 하는 장치이다.

소프트제어기(20)의 동작은 다음과 같은 절차로 이루어진다. 비(非) 안전계통으로 설계된 발전소 운전감시용 컴퓨터(10)의 CRT를 통해 운전원이 발전소의 기기 또는 계통 공정(Process)의 상태를 감시하고 있다가 제어행위가 필요할 때 운전원은 발전소 운전감시용 컴퓨터(10)의 CRT에 표시되는 계통(system) 또는 기기의 심벌(symbol)을 마우스 또는 트랙볼 등의 장치로 선택하면 선택된 특정 기기에 대한 고유번호 정보(11)가 전용의 데이터링크(data link)를 통해 소프트제어기(20)에 전달된다.

소프트제어기(20)는 내부에 발전소 설계자에 의해 사전에 입력되어진 데이터베이스(data base)를 가지고 있는데 여기에는 제어가능 기기의 고유번호와 이 제어기가 어떤 채널(41, 42, 43, 44, 51, 52)에 속하며 제어기의 형태가 어떤 것인지에 관한 정보가 수록되어 있다.

또한 소프트제어기(20) 내부에는 원자력발전소 제어에 사용되는 다양한 종류의 제어기 형태에 대한 그림(Template)들을 가지고 있다.

따라서 소프트제어기(20)는 발전소 운전감시용 컴퓨터(10)의 CRT에서 운전원에 의해 선택된 기기에 대한 고유번호 정보(11)만으로 제어하고자 하는 기기가 어떤 채널(41, 42, 43, 44, 51, 52)에 속하며 필요한 제어기의 형태가 어떤 것인지 알아낸다.

이렇게 하여 소프트제어기는 알아낸 채널(41, 42, 43, 44, 51, 52)을 연결하기 위한 채널선택 신호(26)를 이중 디멀티플렉서(22,32)에 전달하고 필요한 제어기형태에 대한 그림을 소프트제어기 화면상에 보여준다

도 2는 상기 이중 디멀티플렉서(22, 32)의 상세 구성도로서, 도시된 바와 같이 이중 디멀티플렉서(22,32)는 소프트웨어가 내장되지 않은 간단한 구조의 디멀티플렉서를 이중으로 사용하여 잘못된 채널이 선택되어 연결되는 것을 방지하도록 하나의 디멀티플렉서를 두 개의 단위 디멀티플렉서로서 분리하여 병렬로 구성함으로써 2개의 디멀티플렉서(110,120)가 모두 정상적으로 동작하여야 소프트제어기(20)를 올바른 해당 채널(41, 42, 43, 44, 51, 52)로 연결할 수 있도록 한다. 이는 1개의 디멀티플렉서만을 사용할 경우에 소프트제어기(20)에 의해 입력된 채널선택신호(26)에 대해 비정상적으로 반응하여 다른 채널을 연결하는 것과 같은 가상(假想)의 디멀티플렉서 고장으로 인해 원하지 않은 채널(41, 42, 43, 44, 51, 52)이 연결되는 것을 방지하고자 함이며, 두 개의 디멀티플렉서(110,120)을 사용한 구조는 어느 한 순간에 하나의 신호만 선택할 수 있는 디멀티플렉서 고유의 배타적(排他的) 선택기능에 확실성을 증가시킨다.

상기 이중 디멀티플렉서의 출력(23,33)은 전기신호를 광원(光源)신호로 바꾸는 전기-광 변환장치인 광커플러(24,34)를 거쳐 공학적 안전설비 작동계통(40) 또는 발전소 제어계통(50)의 각 채널(41, 42, 43, 44, 51, 52)에 광 케이블(25,35)을 통해 연결된다.

한편, 소프트제어기(20)와는 별도로 확인 푸쉬버튼(30)과 이에 딸린 확인신호용 이중 디멀티플렉서(32)가 있어 선택된 채널(41, 42, 43, 44, 51, 52)의 해당 기기 제어에 대한 최종적인 확인신호(31)를 보낸다. 즉, 소프트제어기(20)를 통해 제어대상 기기를 선택하고 밸브 "Open", "Close" 등과 같은 제어명령(23)을 선택된 채널에 보내더라도 확인 푸쉬버튼(30)에 의한 별도의 확인신호(31)가 전달되지 않으면 최종적인 현장 기기(器機)의 동작은 일어나지 않는다. 이러한 설계는 소프트제어기(20)의 가상적인 고장으로 인해 현장 기기가 오동작하지 않도록 하는 방호설계이다.

본 발명에 의하면, 원자력 발전소의 운용에 필요한 각 기능에 해당하는 제어기의 물리적 수량이 줄게 되므로 제어반의 크기를 크게 줄일수 있으며, 소프트제어기가 자동적으로 해당채널을 연결시키고 제어에 필요한 제어기를 제공하여 종래 동일한 형태의 제어기들이 중복 설치됨으로 인해 발생할 수 있는 운전원이 제어기를 잘못 선택하는 오조작 위험성을 줄일 수 있고, 이중 디멀티플렉서 구조를 통하여 채널 선택의 신뢰성을 증가시키며, 별도의 확인푸쉬버튼을 통하여 소프트제어기에서 내린 제어명령을 재차 확인시켜 줌으로써 제어기 오조작에 따른 보완책을 제공하게 되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동계통의 임의 채널 및 발전소 제어계통의 임의채널에 속하는 전체 제어기기에 대한 데이터베이스를 구비하여, 운전감시용 컴퓨터로부터 입력되는 특정 제어기기의 고유번호정보에 의거하여 상기 데이터베이스에서 상기 특정 제어기기를 제어할 수 있는 제어기를 자동으로 선택하여 운전원이 해당 제어기를 사용하여 제어하게 하는 소프트제어기를 설치하고, 상기 소프트제어기의 제어를 받는 이중구조의 디멀티플렉서를 이용하여 다수의 채널중에 해당채널을 선택하여 제어신호를 전달하고 상기 소프트제어기의 제어신호에 대해 운전원에게 재차 확인할 수 있게 하여 운전원에 의한 확인신호와 상기 소프트제어기의 제어신호에 의거하여 해당 제어기기에 상기 소프트제어기의 제어명령이 실행되도록 하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 소프트제어기의 설치단계는,

   소프트제어기가 원자력 발전소의 제어에 사용되는 여러 종류의 제어기 형태정보(템플레이트)를 구비하게 하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 이중구조의 디멀티플렉서를 이용하여 다수의 채널중에서 해당채널을 선택하는 단계는,

   잘못된 채널이 선택되어 연결되는 것을 방지하도록 하나의 디멀티플렉서를 두 개의 단위 디멀티플렉서로서 분리하여 병렬로 구성하고;

   상기 디멀티플렉서와 각각의 채널을 광케이블로 연결하기 위한 광커플링하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어방법.
4. 원자력 발전소의 공학적 안전설비 작동계통의 임의 채널 및 발전소 제어계통의 임의채널에 속하는 전체 제어기기에 대한 데이터베이스를 구비하여, 운전감시용 컴퓨터로부터 입력되는 특정 제어기기의 고유번호정보에 의거하여 상기 데이터베이스에서 상기 특정 제어기기를 제어할 수 있는 제어기를 자동으로 선택하여 운전원이 해당 제어기를 사용하여 제어하게 하는 소프트제어기와;

   상기 소프트제어기의 제어를 받아 상기 제어기기가 속하는 다수개의 채널들중에서 해당 채널을 선택하여 해당 제어기기의 정보를 상기 소프트제어기에 전달하고, 상기 소프트제어기의 제어신호를 상기 해당 채널에 전달하도록 하는 이중 구조의 멀티플렉서를 구비하는 소프트제어용 디멀티플렉싱수단과;

   상기 소프트제어수단으로부터 발생되는 제어신호에 대하여 운전원(運轉員)에 의해 재확인받아 확인신호를 발생시키기 위한 확인수단과;

   상기 소프트제어기의 제어를 받아 상기 확인수단으로부터 발생된 확인신호를 다수의 채널중에서 해당 채널에 전달하여 상기 확인신호와 상기 소프트제어수단의 제어신호에 의거하여 현장 제어기기의 제어가 이루어지게 하는 확인신호용 디멀티플렉싱수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 소프트제어기는,

   소프트제어기가 원자력 발전소의 제어에 사용되는 여러 종류의 제어기 형태정보(템플레이트)를 구비하게 하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 소프트제어용 디멀티플렉싱 수단 및 확인신호용 디멀티플렉싱 수단은,

   잘못된 채널이 선택되어 연결되는 것을 방지하도록 각각 두 개의 단위 디멀티플렉서로서 분리되어 병렬로 구성된 이중 디멀티플렉서와;

   상기 디멀티플렉서와 각각의 채널을 광케이블로 연결하기 위한 광커플러로 구성된 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 제어기기에 대한 소프트 제어시스템.

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