KR100423434B1 - 고로의 병렬 통합 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용광로제어기 선정, 설치, 구성 및 운용성을 고려하여 다수의 제어기 사이의 상호간섭을 제거하여 호환이 가능토록 함으로서 제어기 고장에 의한 조업휴지 또는 조업장애를 방지하고자 한 고로의 병렬 통합 제어 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 원료의 평량, 운반, 수입, 장입 및 고로 작업 등이 이루어지는고로설비를 제어하기 위해, 상기 고로설비가 설치된 현장에서 각 설비를 제어하는 다수의 전기제어PLC와, 상기 다수의 전기제어PLC에 각각 연결되어 제어기와 조업자를 인터페이싱해주는 다수의 이-엠엠아이(E-MMI)와, 상기 고로설비의 동작을 피드백제어하는 다수의 계장제어DCS와, 상기 다수의 계장제어DCS에 각각 연결되어 제어기와 조업자를 인터페이싱하는 아이-엠엠아이(I-MMI:Iinstrument-Man Machine Interface)와, 상기 다수의 전기제어PLC와 상기 계장제어DCS와의 통신경로를 스위칭해주는 허브와, 상기 허브를 통해 상기 다수의 전기제어PLC와 상기 계장제어DCS를 제어/관리할 수 있도록 작업자와 인터페이싱해주기 위한 통합엠엠아이(MMI)로 구성된다.

Description

고로의 병렬 통합 제어 시스템{PARALLEL UNITY CONTROL SYSTEM OF BLAST FURNACE}

본 발명은 고로설비를 제어하는 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용광로제어기 선정, 설치, 구성 및 운용성을 고려하여 제어기간의 상호간섭을 배제시키고 호환되도록 하여 제어기 고장에 의한 조업휴지 또는 조업 장애 상태를 방지하고자 한 고로의 병렬 통합 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 제철공장의 고로설비는 철강을 녹여 배출하는 고로외에 도 8에 도시한 바와 같이, 연료 및 원료를 각각 소정량씩 평량하는 평량장치(도시생략)와, 상기 평량장치에서 평량된 연료 또는 원료를 일시저장하여 제어에 따라 배출하는 중계조(81)와, 상기 중계조(81)에서 배출된 연료 또는 원료를 노정까지 운반하는 장입벨트(82)와, 상기 장입벨트(82)에 의해 운반된 연료 또는 원료를 두 호퍼중 하나로 유도하는 수입유도장치(83)와, 노정상부에 설치되어 장입된 연료 및 원료를 저장하는 제1,2노정호퍼(84,85)와, 로내 장입물의 위치별 분포를 조절하는 위치별분포장치(86)와, 상기 제1,2노정호퍼(84,85)로부터 배출된 연료 또는 원료를 로내에 원주별로 적절하게 분배되도록 회전하는 원주별분포장치(87)와, 로내의 장입물의 레벨을 검출하는 장입물레벨추적장치(88)등이 구비되어 있으며, 상기 장치들의 평량, 운송, 수입 및 장입을 제어하기 위하여 다수의 제어밸브들과, 제어케이트와 동작상태를 검출하기 위한 다수의 검출기(BD1~BD3)들이 설치된다.

그리고, 이러한 고로설비를 제어하는 제어시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 전원접속장치(MCC) 또는 릴레이(RELAY)과 같은 현장설비(19)의 전기제어수단을 현장의 입출력장치(I/O)를 통해 제어하는 다수의 전기제어PLC(Programmable Logic Controller)(13)와, 현장의 검출값을 피드백받아 설정값과 비교하여 설정된 값으로 압력, 유량, 온도, 속도등을 피드백제어하여 현장제어기를 직접동작시키는 다수의 계장제어DCS(Direct Control System)(14)와, 상기 다수의 전기제어PLC(13)로 또는 로부터 인가되거나 인가될 각 전기제어신호를 인터페이싱하는 다수의 전기제어통신기(Electricity Control Communicater, 이하 ECC라고 부른다)(20)와, 상기 다수의 계장제어DCS(14)로/로부터 인가되거나 인가될 제어신호를 인터페이싱하는 다수의 계장제어통신기(Instrument Control Communicater, 이하 ICC라고 한다)(21)와, 상기 ECC(20)에 연결되어 각 설비의 동작을 조업자가 감시하기 위한 다수의 미믹판넬(22)과, 상기 ECC(20)와 ICC(21)를 통하여 전기제어신호 또는 계장제어신호를 인가하거나 수집된 데이타를 저장 또는 출력하기 위한 중앙처리컴퓨터(24)으로 이루어지고, 그외 본 제어시스템에 제철소내의 LAN인 FDDI(Fiber Distributed Data Interface)망(23)이 연결된다.

이렇게 구성되는 종래 제어시스템의 일예로서 한 고로에 대한 제어시스템을 도 2에 상세하게 도시하였는데, 고로설비내의 평량제어용 PLC, 노정장입PLC, 원료제어PLC 및 예비용등의 다수의 전기제어PLC(211~216)가 하나의 ECC(231)에 접속되고, 열풍로제어, 노정제어, 노체제어 및 예비용등인 다수의 계장제어DCS(221~224)가 하나의 ICC(241)에 접속되고, 상기 ECC(231)와 ICC(241)는 각각 중앙운전실의 단말기(271) 및 프린터(172)와, 상기 운전실의 외부에 설치된 단말기(274) 및 각 연구실 또는 개발실의 컴퓨터(275)와, 온라인 연결된 중앙컴퓨터(250)와, AI용 컴퓨터(260)등에 연결된다.

그런데, 이러한 종래의 고로 제어시스템은 맨 위의 상부제어기로부터 현장측의 전기제어PLC 및 계장제어DCS까지 직렬로 연결되는 직렬형 중앙제어식으로 이루어져 있기 때문에, 용광로 설비의 취약한 환경, 즉, 가스, 분진, 진동 및 제어기의 노화, 또는 내부 기판결함등으로 인하여 상기 ICC나 ECC에 고장이 발생한 경우, 전체 전기제어PLC 또는 전체 계장제어DCS의 동작이 정지되며, 이에 따라 용광로설비의 제어가 이루어지지 않게 되므로, 복구기간동안 현장설비는 휴지시켜야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 제어시스템은 중앙운전실에 조업자의 감시를 용이하게 하기 위한 미믹판넬이 구비되어 있으나, 이 미믹판넬은 단위설비별로 설치되어야 하기 때문에, 그 설치면적이 크고, 이러한 미믹판넬 및 각종 현장감시카메라의 디스플레이부가 운전실에 설치되기 때문에, 운전실환경이 더욱 복잡해지고 꼭 운전자가 있어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 용광로제어기 선정, 설치, 구성 및 운용성을 고려하여 다수 제어기 사이의 상호간섭을 방지하고 호환가능토록 함으로서 제어기 고장에 의한 조업휴지 또는 장애 발생을 방지한 고로의 병렬 통합 제어 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 고로 제어시스템 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 2는 종래 고로 제어시스템의 상세구성을 보이는 예시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 고로의 병렬 통합 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 4는 본 발명에 따른 고로의 병렬 통합 제어 시스템의 상세 구성을 보이는 예시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 고로의 병렬 통합제어 시스템에 있어서, 동작중인 전기제어PLC의 폴트발생시 예비제어기로의 절환동작을 도시한 플로우챠트이다.

도 6의 (A),(B)는 단독 MMI와 통합MMI를 설명하기 위한 비교구성도이다.

도 7은 통합 MMI에서의 데이타처리를 설명하기 위한 블럭도이다.

도 8은 일반적인 고로설비를 도시한 공정도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 통합 MMI(Man Machine Interface)

11 : 이-엠엠아이(E-MMI:Electricity-MMI)

12 : 아이-엠엠아이(I-MMI:Instrument-MMI)

13 : 전기제어PLC(Programmable Logic Controller)

14 : 계장제어DCS(Direct Control System) 15 : 스위쳐(switcher)

16 : 대형스크린(wide screen) 17 : 허브(HUB)

23 : FDDI망 24 : 중앙처리컴퓨터

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한구성수단으로서, 본 발명에 의한 고로의 병렬통합제어시스템은 원료의 평량, 운반, 수입, 장입 및 고로작업등이 이루어지는 고로설비를 제어하기 위하여,

상기 고로설비가 설치된 현장에서 각설비를 제어하는 다수의 전기제어PLC와,

상기 다수의 전기제어PLC에 각각 연결되어 제어기와 조업자를 인터페이싱해주는 다수의 이-엠엠아이(E-MMI)와,

상기 고로설비의 동작을 피드백제어하는 다수의 계장제어DCS와,

상기 다수의 계장제어DCS에 각각 연결되어 제어기와 조업자를 인터페이싱하는 아이-엠엠아이(I-MMI:Iinstrument-Man Machine Interface)와,

상기 다수의 전기제어PLC와 상기 계장제어DCS와의 통신경로를 스위칭해주는 허브와,

상기 허브를 통해 상기 다수의 전기제어PLC와 상기 계장제어DCS를 제어,관리할 수 있도록 작업자와 인터페이싱해주기 위한 통합엠엠아이(MMI)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 제어시스템의 구성 및 작용을 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 고로의 병렬 통합 제어 시스템의 개략적인 구성을 보인 블럭도로서, 본 발명에 따른 병렬 통합 제어시스템은 현장의 설비의 전원을 제어하는 다수의 전기제어PLC(13)는 각각 이-엠엠아이(E-MMI:Electricity-Man Machine Interface)에 연결됨과 동시에 또한 허브(17)에 연결되고, 다수의 계장제어DCS(14)들은 각각 아이-엠엠아이(I-MMI:Iinstrument-Man Machine Interface)(12)들에 연결됨과 동시에 또한 허브(17)에 연결되며, 상기 허브(17)는 상기 다수의 전기제어PLC(13)와 계장제어DCS(14) 각각을 제철소의 FDDI망(23) 및 중앙처리컴퓨터(24)에 연결할 뿐만아니라, 통합엠엠아이(MMI)(10)에 연결하고, 상기 다수의 이-엠엠아이(11)와 아이-엠엠아이(12)는 스위쳐(switcher)(15)를 통해 소정 갯수의 대형스크린(16)에 연결하여 구성한다.

다수의 전기제어PLC(13)와 계장제어PLC(14)에 각각 연결되는 E-MMI(11)와 I-MMI(12)는 단독형 MMI로서, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 한 공정제어시스템(Process Controlling System)(61a~61c)에 대하여 각각 MMI(MAN MACHINE INTERFACE)(62a~62c)가 독립적으로 연결되어, 한 MMI에서는 해당 공정제어시스템의 데이타만을 조회할 수 있는 것이다.

그러나, 상기 허브(17)를 통해 다수의 전기제어PLC(13)와 계장제어PLC(14)에 연결된 통합MMI(10)는 도 6의 (B)와 같이, 다수의 공정제어시스템(PCS)(63a~63c)과 다수의 MMI(64a~64c)가 N:N방식으로 연결된 것으로, 어떤 공정제어시스템의 데이타든지 조회가 가능한 것이다. 도 6의 (B)에서 상기 세 MMI(64a~64c)들이 모두 세 공정제어시스템(PCS1~PCS3)(63a~63c)에 대한 조회 및 관리가 가능하다.

그리고, 상기 통합MMI(10)는 도 7에 도시한 바와 같이 구성되어 동작하는데, 예를 들어, 어떤 통합MMI(71)에서 사용자가 특정화면을 호출하면, 호출된 화면에 출력할 데이타를 수신하기 위하여 화면편집프로그램(71a)에서 호출된 화면에 필요한 데이타를 제공하는 해당 공정제어시스템(PCS)를 판단한 후, 호출명령을 송신프로그램(71c)을 통해 해당 공정제어시스템(PCS)에 보낸다. 이때, 해당하는 공정제어시스템(PCS)이 둘 이상일 경우, 설정된 순서에 따라 순차적으로 수행한다.

그리고, 이를 수신받은 해당 공정제어시스템(PCS)(74)의 수신프로그램(74a)은 상기 MMI(71)로부터 전달된 호출명령을 PCS의 화면편집프로그램(74b)으로 전달하고, 이 PCS의 화면편집프로그램(74b)은 전달된 호출명령으로 필요한 데이타를 판단하고, 이를 PCS의 제어프로그램(74c)과 통신하여 데이타를 읽어들이고, 이를 송신프로그램(74d)을 통해 해당 MMI(71)로 송신한다.

상기와 같이, 해당하는 공정제어시스템으로부터 송신된 데이타는 MMI(71)의 내부 수신프로그램(71d)에 의해 수신되어 데이타베이스(71c)내의 그 공정제어시스템에 할당된 영역에 저장된다.

그리고, 화면편집프로그램(71b)에서는 상기 데이타베이스(71c)에 저장된 데이타를 읽어 화면에 출력한다.

이상, 본 발명에 따른 고로의 병렬 통합 제어 시스템의 일실시예를 도 4에 상세하게 도시한다.

현장에 구비되어 노정장입장치, 원료평량장치, 수재/주상장치등을 각각 전기제어하는 다수의 전기제어PLC(411~415)는 조업자가 조업상태를 조회할 수 있는 다수의 E-MMI(431~433)과 연결되고, 또한 별도의 통신선로를 통해 제1허브(451)에 접속된다.

그리고, 고로 본체, 노정, 열풍로, 주상, AUX등 각 설비를 피드백제어하는 다수의 계장제어DCS(421~427)도 조업자가 조업상태를 조회할 수 있는 다수의 I-MMI(441~443)에 공통으로 연결되면서, 또한 별도의 통신선로를 통해 제2허브(452)에 접속된다.

그리고, 상기 다수의 전기제어PLC(411~415)와 다수의 계장제어DCS(421~427)가 접속되어 있는 제1,2허브(451,452)에는 운전실(주상 및 중앙)에 구비된 MMI가 접속되어, 현장이 아닌 운전실에서 각 조업상태를 조회 및 제어할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 다수의 I-MMI(431~433)와 E-MMI(441~443)중 한 E-MMI(433)와 I-MMI(441)는 경로를 조정하는 스위쳐(461)를 통해 두대의 대형스크린(471,472)에 연결되어, 그 출력화면을 상기 대형스크린(471,472)에 나타낼 수 있게 되고, 상기 스위쳐(461)에는 다른 매트릭스 스위치를 통해 I-TV와 연결된 CCTV콘트롤러에 연결된다. 따라서, 감시화면을 상기 대형스크린(471,472)상에 나타낼수 있게 되어 있다.

그리고, 상기 제1,2허브(451,452)에는 제1,2제어용상위컴퓨터(481,482), 데이타관리용 컴퓨터(483)와, AI용 컴퓨터(484) 및 제철소에 구축된 FDDI망(490)이 접속되어, 상기 컴퓨터(481~484)들 및 FDDI망(490)과 상기 현장에 구비된 다수의 전기제어PLC(411~415)와 계장제어DCS(421~427)간의 제어신호 및 데이타교환을 중계한다.

상기에서, 예비용 전기제어PLC(415)와 동작중인 전기제어PLC(411~415)를 절환하는 방법은 도 5의 동작플로우를 참조하면, 통합MMI(500) 또는 단독형 E-MMI(431~433)로부터의 제어신호가 통신인터페이스를 통해 해당 전기제어PLC(411~414)에 전달되어, PLC의 제어동작이 이루어지는데(501~504), 이때, 폴트(fault)가 발생되면(505), 이러한 상태가 상기 통합MMI(500) 및/또는 단독형 E-MMI(411~414)로 전해져, 조업자가 확인할 수 있게 된다. 이에 의하여, 해당 폴트(FAULT)신호가 고장신호인지 단순한 에러신호인지를 판단하여(506), 심각한 고장일때는, 해당 전기제어PLC를 오프시키고, 예비기(415)로 절체시킨다(507,508). 반대로 단순한 에러일때는 예비기(415)를 온시킨 후(509), 해당 에러가 처리된 후, 예비기(415)에서 다시 해당 전기제어PLC(411~414)로 절체시켜(510), 조업중지가 일어나지 않도록 할수 있다.

상기 본 발명에 따른 장치에서 통신인터페이스(503)에 의해 상기 주상운전실 또는 중앙운전실등의 통합MMI(500)와, 각 전기제어PLC(411~415)에 연결된 E-MMI(431~433)가 서로 정보를 공유하며, 각각의 동작명령을 해당 전기제어PLC(411~415)에 입력하거나, 해당 전기제어PLC(411~415)의 출력상태를 관리하고, 이에 따라 각 전기제어PLC(411~414)들이 입력된 명령을 수행한다(504).

본 발명은 상술한 바와 같이, 각각의 전기제어PLC 또는 계장제어DCS를 단독 또는 통합하여 제어가 가능하고, 이로서 시스템고장으로 인한 조업휴지사고를 줄일수 있으며, 또한, 실제 현장설비를 제어하는 전기제어PLC 및 계장제어DCS가 병렬시스템으로 설치되어, 사용중 제어기의 고장시 예비제어기로의 절환이 용이한 효과가 있으며, 또한, 종래 단위설비별로 필요하던 미믹판넬을 소수 갯수의 대형스크린으로 대치할 수 있으며, 각종 현장 설비의 감시카메라의 화상을 상기 대형스크린상에 띄울수있게 됨으로서, 제어상태 및 설비상태를 감시하는 것이 훨씬 용이해지고, 시계열적으로 현장 설비 감지효과가 향상된다.

Claims (2)

1. 원료의 평량, 운반, 수입, 장입 및 고로작업등이 이루어지는 고로설비를 제어하는 고로의 병렬 통합 제어 시스템에 있어서,

   상기 고로설비가 설치된 현장에서 각설비를 제어하는 다수의 전기제어PLC와,

   상기 다수의 전기제어PLC에 각각 연결되어 해당 전기제어PLC와 조업자를 인터페이싱해주는 다수의 이-엠엠아이(E-MMI)와,

   상기 고로설비의 동작을 피드백제어하는 다수의 계장제어DCS와,

   상기 다수의 계장제어DCS에 각각 연결되어 제어기와 조업자를 인터페이싱하는 아이-엠엠아이(I-MMI:Iinstrument-Man Machine Interface)와,

   상기 다수의 전기제어PLC와 상기 계장제어DCS와의 통신경로를 스위칭해주는 허브와,

   상기 허브를 통해 상기 다수의 전기제어PLC와 상기 계장제어DCS를 제어,관리할 수 있도록 작업자와 인터페이싱해주기 위한 통합엠엠아이(MMI)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로의 병렬 통합 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 고로의 병렬 통합 제어 시스템은

   현장상황을 조회한 결과 및 제어상황들이 출력되는 하나이상의 대형스크린과,

   상기 다수의 이-엠엠아이와 아이-엠엠아이를 선택적으로 상기 대형스크린에 연결하는 스위쳐를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고로의 병렬 통합 제어 시스템.