KR100736555B1 - 컴퓨터 제어를 이용한 필터 여과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터 제어를 이용한 필터 여과 장치에 관한 것으로, 생산 효율이 좋고, 시스템의 자유도도 높으며, 조작성이 양호하고, 생산 관리 데이터 및 필터를 체계적 관리를 할 수 있는 시스템을 제공 하는 것으로, 정수 설비 및 초 순수 시스템 제어 방법에 있어서, 컴퓨터의 메인 보드와 고용량의 메모리를 내장하고, 각각의 부하를 별도의 컨트롤러 없이 직접제어 할 수 있는 데이터 수집 보드와, 시스템 제어를 위한 사용자 인터페이스 및 디스플레이를 할 수 있는 터치스크린 모니터를 설치하여 원수와 처리수, 그리고 농축수의 수질 센서의 실시간 감시하며, 각종 시스템 데이터 및 생산유량, 온도와 압력 등의 정보를 데이터 수집보드를 통하여 컴퓨터의 메모리에 체계적으로 데이터베이스를 구축하고, 정보의 활용을 위한 보고서용 문서출력 및 스크린을 통하여 디스플레이를 할 수 있으며, 각각 시스템 작동 환경 설정 및 각 부하의 안전 제어 및 유지보수를 체계적으로 관리하며, 병렬처리방식의 멀티 태스킹 실현으로 효율적으로 관리 할 수 있는 컴퓨터 제어를 이용한 필터 여과 장치에 관한 것이다.

컴퓨터 제어, 여과 장치, 터치스크린, 정수 시스템 , 초 순수시스템, 데이터 수집보드

Description

컴퓨터 제어를 이용한 필터 여과 장치{.}

도 1은 본 발명의 하드웨어 구성도

도 2는 본 발명의 필터 여과 시스템 작동 순서도

도 3은 본 발명의 여과 장치의 데이터 실시간 감시회로 작동 순서도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 정수장치 2 : 데이터 수집보드

3 : 컴퓨터 4 : 터치 스크린

10 : 아날로그 센서부 11 : 디지털 센서부

12 : 시스템 부하부 23 : A/D 컨버터

본 발명은 필터 여과 장치에 있어 생산 효율이 좋고, 시스템의 자유도가 높으며, 조작성이 양호하고, 생산 관리 데이터를 체계적으로 관리할 수 있는 컴퓨터 제어를 이용한 필터 여과 장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 건물과 학교 등에서 사용되는 정수 장치와 연구소 및 제약용 살균수 등의 초순수 장치는 수도와 직결되어 건물에 공급된 공급 수(시수 혹은 지하수)를 정수하여 사용되어 왔다.

이러한 정수장치는 정수성능 및 특성에 따라 활성탄 흡착방식, 여과방식, 울트라 필터(Ultra Filter, UF), 나노필터(Nano Filter, NF), 역삼투(Reverse Osmosis, RO)멤브레인을 이용하는 방식으로 크게 나눌 수 있다.

특히, 필터를 이용한 정수 장치는 일정 이상의 수압으로 가압하기 위한 가압 펌프 및 저장 탱크의 수위 조절 센서와 저장탱크의 처리수를 공급하기 위한 이송 펌프, 그리고 수질을 체크하기 위한 센서와 여러 개의 자동 밸브와 압력 및 온도, 유량 센서 등으로 구성되어 진다. 또한 사용자의 환경 및 원수의 종류에 따라 시스템 사양이 결정되고 시스템의 하드웨어가 설계되어 제작되어 진다.

이러한 시스템 제작에 있어서 마이크로프로세서나 피엘씨(P.L.C) 또는 시퀀스 제어를 이용하여 시스템 컨트롤을 하게 되는데, 이러한 시스템 컨트롤을 위한 작동 스위치들이 컨트롤 보드 상에 설치되어지며, 시스템의 각종 데이터, 즉 수질 현황, 압력, 유량, 사용시간, 에러 메시지 등 각종 데이터들을 실시간 디스플레이하여 시스템을 감시하고 있으나, 사용자측에서 시스템의 데이터 보고서 작성 및 필터 사용시간에 따른 수질 관리 및 시스템 유지와 시스템 관리 차원에 있어서 데이터를 예측하고, 미리 예견하는데 있어서 정보의 활용도가 상당히 낮은 시스템들이 사용되어 지고 있다.

또한 수질 데이터 관리와 시스템 관리상에 있어서 복잡한 시퀀스 제어와 P.L.C 제어 등은 상당한 수준의 관리자가 요구되기 때문에, 관리자들이 시스템 정보나 사용방법 등에 대한 숙지 부족으로 인한 오작동이 있을 경우에는 시스템 파열 등의 위험이 뒤따르게 된다.

또한 최근의 자동제어 시스템들의 활용도가 높아져서 P.L.C 자동 제어 프로그램의 활용도가 높아지고 있으나, 대부분 저용량의 메모리를 갖으며, 추가로 메모리를 증설해야 하는 등의 문제점으로 시스템 본체 가격보다 제어비용이 더 높은 경우가 대부분이어서 현실적으로 활용이 어렵다.

또한 별도의 RS-232C 통신 회선을 이용한 데이터 저장 방식을 활용하고 있으나, 데이터를 저장할 수 있는 전용 컴퓨터와 소프트웨어가 설치되어 져야 하며, 낮은 처리속도의 씨피유(CPU)를 갖는 마이크로프로세서(MCU)는 통신과 제어를 병렬로 처리하는데 있어서 한계가 있으므로 기능 제한이 상당하다.

따라서 필터여과의 정수, 수 처리 및 초순수 시스템에 있어서 시스템의 각종 정보의 데이터를 이용한 보고서 작성을 위한 그래프 표시 및 데이터베이스를 구축할 수 있는 고용량의 메모리와 데이터 처리속도가 높고, 멀티 태스킹의 실현이 가능한 차세대 필터 여과 시스템의 출현이 요구되어 지고 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 정수 설비 및 초순수 공급 장치 등과 같은 필터 여과 장치에 있어 생산 효율이 좋고, 시스템의 자유도가 높으 며, 조작성이 양호하고, 원수 및 처리수, 배수(농축수) 등의 관리 데이터를 체계적으로 관리할 수 있는 시스템을 제공하는 것으로, 정수 설비 및 초 순수 시스템 제어 방법에 있어서, 소프트웨어의 제어기술을 도입함으로써 실시간 시스템 감시와 제어가 가능하고, 각종 데이터 정보의 데이터베이스를 구축하여, 일, 월, 년의 사용현황 및 보고문서를 그래프로 표시하여 출력이 가능하며, 필터 사용 현황 등의 정보를 이용하여 데이터를 예측, 예견하여 유지보수의 용이성을 확보할 수 있으며, 처리 수질의 안정성이 보장된 신뢰성이 높은 정수 설비시설 및 초순수 장치를 제공하는데 있다.

한편 컴퓨터의 메인 보드와 고용량의 메모리를 내장된 컴퓨터의 소프트웨어 제어시스템은 각각의 부하를 별도의 제어 스위치 없이 직접 제어할 수 있는 데이터 수집 보드와, 시스템을 실시간 감시 및 오동작의 에러 메시지를 디스플레이할 수 있는 터치스크린 모니터가 설치되어 원수와 처리수, 그리고 농축수의 수질 관련 데이터베이스를 데이터 수집보드를 통하여 컴퓨터 메모리에 체계적으로 구축할 수 있다.

또한, 터치스크린을 통하여 실시간으로 데이터가 디스플레이 될 수 있으며, 데이터의 보고서 작성을 위한 수질 및 일일 사용시간 및 사용 유량 집계 등 각 데이터 그래프의 표시 및 출력이 가능하고, 각각 시스템 작동 환경 설정 및 각 부하의 안전 제어 및 유지보수를 위한 에러 및 오동작의 메시지 관리 등을 체계적으로 할 수 있도록 병렬 처리 방식의 멀티 태스킹을 실현하여 효율적으로 관리할 수 있는 컴퓨터를 내장하여 시스템을 직접 제어할 수 있는 방법을 이용하여 시스템의 데 이터 정보를 사용자 측에 제공함으로 보다 효율적으로 데이터를 사용할 수 있으며, 원수 및 생산수, 농축수의 수질 관리를 편리하게 할 수 있는 필터 여과 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 공지된 구성과 같이 일정 이상의 수압으로 가압하기 위한 가압 펌프 및 저장 탱크의 수위 조절 센서와 저장탱크의 처리수를 위한 이송 펌프를 구비하는 필터 여과 장치를 형성함에 있어서, 수질을 체크하고, 여러 개의 자동 밸브의 압력 및 온도, 유량 센서 등으로 구성되는 아날로그 센서부(10)와 디지털 센서부(11) 및 시스템 부하부(12)로 구성되는 정수장치(1); 상기 정수장치(1)의 아날로그 센서부(10)에서 출력되는 신호가 입력되는 아날로그 신호 입력부(20)와, 디지털 센서부(11)에서 출력되는 신호가 입력되는 디지털 신호 입력부(21)와, 시스템 부하부(12)에서 출력되는 신호가 입력되는 입출력 제어부(22), 그리고 아날로그 센서부(10)로부터 입력되는 아날로그 신호를 컴퓨터에서 연산할 수 있도록 디지털 데이터로 변환시키는 A/D컨버터(23)로 구성되는 데이터 수집보드(2); 상기 데이터 수집보드(2)와 양방향 통신이 가능하게 연결되고, 공지된 바와 같이 중앙처리장치(CPU), 메모리, 디스플레이 장치, 프린터 등과 같은 주변기기 및 입출력 인터페이스를 구비하여 데이터 수집보드(2)로부터 출력되는 데이터 신호를 연산하여 그 결과를 출력하는 컴퓨터(3); 상기 컴퓨터(3)의 주변장치로서 컴퓨터(3)에서 출력되는 제어신호를 디스플레이하고, 실시간 감시 제어 소프트웨어가 탑재되어 필터여과장치에서 수행되는 기능을 수행하는 터치 스크린(4);을 포함하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 터치스크린 모니터와 고용량의 메모리를 갖는 컴퓨터의 CPU와 RS-232C, RS-485 통신을 하는 데이터 수집보드를 이용하여 별도의 컨트롤 스위치 없이 정수시설 및 초순수시스템 등과 같이 부하를 직접 제어하는 필터여과시스템에서, 터치스크린과 소프트웨어를 이용하여 필터 여과 시스템의 데이터를 실시간 감시하고, CPU와 데이터 수집보드를 이용하여 RS-232C, RS-485 통신을 통한 근거리 및 원거리에서 각 부하를 직접 제어하고, 데이터 수집보드에서 각 센서와 부하에 대한 시스템 정보를 수집할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 필터 여과 장치는 정수장치(1), 데이터 수집보드(2), 컴퓨터(3), 그리고 터치 스크린(4)으로 구성된다.

정수장치(1)는 공지된 구성과 같이 일정 이상의 수압으로 가압하기 위한 가압 펌프 및 저장 탱크의 수위 조절 센서와 저장탱크의 처리수를 위한 이송 펌프 등과, 수질을 체크 하고, 여러 개의 자동 밸브의 압력 및 온도, 유량 센서 등으로 구성되는 아날로그 센서부(10)와 디지털 센서부(11) 및 시스템 부하부(12)로 구성된다.

데이터 수집보드(2)는 정수장치(1)의 아날로그 센서부(10)에서 출력되는 신 호가 입력되는 아날로그 신호 입력부(20)와, 디지털 센서부(11)에서 출력되는 신호가 입력되는 디지털 신호 입력부(21)와, 시스템 부하부(12)에서 출력되는 신호가 입력되는 입출력 제어부(22), 그리고 아날로그 센서부(10)로부터 입력되는 아날로그 신호를 컴퓨터에서 연산할 수 있도록 디지털 데이터로 변환시키는 A/D컨버터(23)로 구성된다.

컴퓨터(3)는 공지된 바와 같이 중앙처리장치(CPU), 메모리, 디스플레이 장치, 프린터 등과 같은 주변기기 및 입출력 인터페이스를 구비하여 데이터 수집보드(2)와 양방향 통신이 가능하게 연결됨으로써 데이터 수집보드(2)로부터 출력되는 데이터 신호를 연산하여 그 결과를 출력한다..

터치 스크린(4)은 컴퓨터(3)의 주변장치로서 컴퓨터(3)에서 출력되는 제어신호를 디스플레이하고, 실시간 감시제어 소프트웨어가 탑재되어 필터여과장치에서 수행되는 기능, 구체적으로는 일자, 시간, 온도, 효율 등이 수치로 표시되고, 특정 기능을 수행하도록 조작할 수 있는 다수의 터치 패드, 구체적으로는 실행, 선택메뉴, 타이머 및 알람을 설정할 수 있는 기능 버튼 등이 구현될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 아날로그 센서부(10)와 디지털 센서부(11) 및 시스템 부하부(12)에서 출력되는 각각의 신호와 부하는 데이터 수집보드(2)에서 직접 제어되고, 컴퓨터의 CPU와 RS-232C, RS-485 통신으로 데이터를 송수신하게 된다.

이때, 통신 방법의 선택으로 근거리 및 원거리의 제어와 데이터 수집이 가능 하다.

컴퓨터(3)의 CPU에 전달된 시스템 각종 데이터 정보는 실시간으로 사용자 인터페이스를 위한 터치스크린(4)으로 출력되어 디스플레이 되고, 동시에 컴퓨터(3) 메모리에 실시간으로 시스템의 모든 정보를 저장하게 된다.

또한 시스템을 작동시키기 위한 별도의 스위치가 없이 유저 인터페이스를 위한 터치 스크린(4)에서 시스템 작동을 직접 컨트롤하고, 시스템 정보를 쉽게 열람할 수 있도록 구성되어 진다.

이렇게 구성 되어진 컴퓨터를 이용한 필터 여과 장치의 데이터 흐름을 도 2에 도시된 바와 같이 상세하게 설명하면, 정수장치(1)의 각종 아날로그 센서와 디지털 센서는 데이터 수집보드(2)의 각각에 대한 신호 입력부와 연결되어 데이터 수집보드(2)에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터의 CPU에 송신하게 되며, 시스템의 펌프와 밸브 등의 부하 장치에 있어서 사용자의 인터페이스에 대한 최적의 조건에 대하여 CPU(3)의 지령으로 데이터 수집보드의 릴레이 입출력 접점을 제어하고 부하의 동작 정보를 CPU에 송신하게 된다. 이렇게 수신된 데이터는 실시간 감시를 위하여 디스플레이 되고, 메모리에 저장되면서 보고문서를 출력할 수 있게 된다.

이렇게 데이터의 병렬 처리를 위하여 빠른 처리 속도를 갖고, 병렬방식의 데이터 처리를 할 수 있는 높은 사양의 CPU와 데이터베이스 구축을 위한 고용량의 메 모리가 요구되어진다. 이렇게, 구축되어진 데이터의 활용에 대한 구체적인 설명을 도 3을 통하여 설명하기로 한다

도 3에 도시된 바와 같이 시스템 사양에 대한 최적의 이론값이 설정되고, 설정되어진 이론을 바탕으로 설계되어진 소프트웨어의 동작이 시작되면, 사용자 인터페이스에 따라 필터 여과 시스템이 동작하게 되고, 이때 시스템 동작 정보는 시간에 따른 데이터 변화에 대한 그래프 출력 및 관리자의 보고문서 작성을 위한 일일, 월, 년 등의 데이터를 디스플레이 하도록 프로그램화 되어 있고, 시스템 오동작에 대한 메시지 출력 및 메시지 정보는 시간에 따라 메모리에 저장되도록 한다. 이렇게 저장된 데이터는 관리자의 편의를 위하여 언제든지 열람 가능하도록 구성된다.

상술한 바와 같이 작동하는 본 발명에 의하면, 필터 여과 장치(정수 설비 및 초 순수 공급 장치)에 있어서 소프트웨어의 제어 기술의 적용으로 생산 효율이 좋고, 시스템의 자유도가 높으며, 조작성이 양호하고, 원수 및 처리수, 농축수 등의 관리 데이터를 체계적으로 관리할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 실시간 시스템 감시와 제어가 가능하고, 각종 데이터 정보의 데이터베이스를 구축하여, 일, 월, 년의 사용현황 및 보고문서의 그래프로 표시하면서 또한 출력이 가능하고, 필터 사용 현황 등의 정보를 이용하여 데이터를 예측, 예견하여 유지보수의 편의를 도모하고, 처리 수질의 안정성이 보장된 신뢰성이 높은 정수 설비시설 및 초 순수 장치를 제작 할 수 있는 장점을 가진다.

또한 컴퓨터의 메인 보드와 고용량의 메모리가 내장된 컴퓨터의 소프트웨어 방식의 제어시스템은, 각각의 부하를 별도의 제어 스위치 등이 없이 시스템을 직접 제어 할 수 있는 데이터 수집 보드를 이용하여 RS-232C 또는 RS-485의 근거리 및 원거리 통신을 제공하고, 사용자의 시스템 제어를 위한 유저 인터페이스를 위한 터치스크린 모니터의 사용으로 원수와 처리수 그리고 농축수의 수질 관련 데이터를 실시간 디스플레이 하며, 컴퓨터 메모리에 체계적으로 데이터베이스를 구축하여, 데이터의 보고서 작성을 위한 수질 및 일일 사용시간 및 사용 유량 집계 등 각 데이터의 그래프 표시가 가능하다.
이로써 각각 시스템 작동 환경 설정 및 각 부하의 안전 제어 및 유지보수를 위한 체계적인 에러 및 오동작의 메시지 관리 등과 같이 병렬 처리 방식의 멀티 태스킹을 실현할 수 있게 되어 효율적으로 관리할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 필터 여과 장치의 수질을 체크하는 정수장치(1)의 아날로그 센서부(10)로부터 입력되는 아날로그 신호를 컴퓨터에서 연산할 수 있도록 디지털 데이터로 변환시키는 A/D컨버터(23)로 구성되는 데이터 수집보드(2)와, 상기 데이터 수집보드(2)로부터 출력되는 데이터 신호를 연산하여 그 결과를 저장 및 출력하는 주변기기를 포함하는 컴퓨터(3)와, 상기 컴퓨터(3)에서 출력되는 제어신호를 디스플레이하는 터치 스크린(4)을 구비하고, RS-232C, RS-485 통신으로 근거리 및 원거리에서 각 부하를 직접 제어하여, 데이터 수집보드에서 각 센서와 부하에 대한 시스템 정보를 수집할 수 있게 되는 필터 여과 장치에 있어서,

   실시간 감시제어 소프트웨어가 탑재되어 필터여과장치에서 수행되는 기능과 데이터를 실시간 감시할 수 있게 되면서 데이터 수집보드(2)로부터 필터여과장치의 오동작이 감지되면 에러메시지를 저장함과 동시에 시스템을 정지하고, 관리자 보고 문서를 작성하게 되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 제어를 이용한 필터 여과 장치.

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