KR100876014B1 - 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자력발전소의 설계기준사고시 기기의 건전성을 검증하기 위한 시험설비인 보일러, 축열기, 과열기, 혼합탱크, 압축기 및 시험챔버의 환경을 제어하기 위해 스위치 작동, 밸브개도, 펌프출력, 온도 및 압력센서의 제어신호를 PLC(Programmable Logic Controller)와 교신하면서, 설계기준사고 시험설비의 환경 변수값 즉, 온도, 압력, 유량,수위, 기기의 작동여부 등의 신호를 수신하도록 하되, 상기 신호를 PC의 LabVIEW 소프트웨어를 통해 모니터링하여 사용자가 정한 환경 조건에 만족될 수 있도록 자동제어하거나, 필요할 경우 시험설비를 직접 수동으로 제어가능하도록 하고, 시험이 실패하거나 예기치 않은 사고 발생시 이를 경고하는 알람부를 더 구비하도록 함으로써, 원전 기기의 설계기준사고 모의 시험을 용이하게 할 수 있도록 한 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템에 관한 것이다.
설계기준사고, 제어시스템, PLC, LabVIEW, 환경변수, 시험설비

Description

설계기준사고 시험설비 자동제어시스템{AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR TEST FACILITY OF USING DESIGN BASIS ACCIDENT}
본 발명은 원전용 기기에 대하여 설계기준사고 모의시험을 수행하기 위한 설계기준사고 시험설비와, 상기 시험설비의 환경변수가 사용자가 정한 환경조건에 일치되도록 상기 시험설비를 자동 또는 수동으로 제어하는 LabVIEW 소프트웨어와, 상기 시험설비와 LabVIEW 소프트웨어 사이에서 환경변수 신호 및 제어신호를 송/수신하여 상기 시험설비와 LabVIEW 소프트웨어를 상호간 연동시키는 PLC와, 알람부로 이루어진 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템에 관한 것이다.
본 발명은 원자력발전소의 설계기준사고시 기기의 건전성을 검증하기 위한 시험설비인 보일러, 축열기, 과열기, 혼합탱크, 압축기 및 시험챔버의 환경을 제어하기 위해 스위치 작동, 밸브개도, 펌프출력, 온도 및 압력센서의 제어신호를 PLC(Programmable Logic Controller)와 교신하면서, 설계기준사고 시험설비의 환경 변수값 즉, 온도, 압력, 유량,수위, 기기의 작동여부 등의 신호를 수신하도록 하되, 상기 신호를 PC의 LabVIEW 소프트웨어를 통해 모니터링하여 사용자가 정한 환경 조건에 만족될 수 있도록 자동제어하거나, 필요할 경우 시험설비를 직접 수동으 로 제어가능하도록 하고, 시험이 실패하거나 예기치 않은 사고 발생시 이를 경고하는 알람부를 더 구비하도록 함으로써, 원전 기기의 설계기준사고 모의 시험을 용이하게 할 수 있도록 한 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템에 관한 것이다.
설계기준사고 시험은 과열 증기를 이용하여 단시간에 시험챔버 내의 환경을 고온, 고압 상태가 되도록 유지하고 그 후 저온의 화학용액을 시험챔버 내에 분부하면서 높은 온도/압력 환경 조건을 발전소의 설계기준사고 프로파일에 따라 감소시키는 시험으로, 이를 구현하기 위해서는 시험챔버, 보일러, 과열기, 축열기, 압축기, 각종 밸브 및 펌프, 온도/압력 센서 등의 제어 및 환경 변수의 모니터링이 요구된다. 초기에는 상기 온도, 압력, 화학살수 등의 환경 변수가 과도한 조건에서 급격하게 변화하기 때문에 빠르고 정확한 제어가 요구되고, 시험시간이 경과됨에 따라 점차 환경 조건이 준 안정화 되지만 장시간 시험을 수행하므로 시험 종료시까지 시험환경을 자동으로 제어할 수 있는 시스템이 요구된다. 특히 본 시험 설비는 고온, 고압 상태의 증기를 제어하므로 시험 도중 예기치 않은 기기의 오작동 및 제어오류로 인해 환경 설정치를 벗어났을 경우 설정치 복원 기능 및 알람기능이 반드시 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 설계기준사고 시험설비의 제어를 PLC와 PC에 설치되어 있는 LabVIEW 소프트웨어를 이용한 것으로서, 상기 PLC를 이용하여 상기 시험설비의 환경변수 신호를 수신하거나, 상기 수신신호를 LabVIEW 프로그램으로 전송한 후 제어신호를 다시 시험설비에 송신하는 입출력신호제어가 가능하도록 하고, 상기 LabVIEW 소프트웨어를 이용하여 모니터링하며 상기 시험설비의 환경 조건이 사용자가 원한 환경 조건에 일치되도록 자동조절 또는 수동조절 가능하도록 함과 동시에, 시험챔버 내부의 온도나 압력이 설정한 한계값을 벗어났을 경우에 사용자에게 경고하여 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 알람부가 더 구비된 설계기준 사고시험설비 제어시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 설계기준사고 시험설비와; 상기 시험설비와 환경변수 신호를 교신하는 PLC와; 상기 PLC와 연결된 PC에 탑재되어, 환경변수나 그 제어논리를 PLC에 업로드하는 PLC제어 프로그램과; 상기 PC 내부에 탑재되어, 상기 시험설비의 환경변수 신호값 및 작동여부를 모니터링 할 수 있도록 하며, 사용자가 직접 입력한 수동제어 신호를 상기 PLC에 전달하여 직접 시험설비를 제어할 수 있도록 하는 LabVIEW 소프트웨어와; 상기 시험설비의 이상 발생시 작동되어 위험을 알리는 알람부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 설계기준사고 시험설비의 제어를 PLC와 PC에 설치되어 있는 LabVIEW 소프트웨어를 이용한 것으로서, 상기 PLC를 이용하여 상기 시험설비의 환경변수 신호를 수신하거나, 상기 수신신호를 LabVIEW 프로그램으로 전송한 후 제어신호를 다시 시험설비에 송신하는 입출력신호제어가 가능하도록 하고, 상기 LabVIEW 소프트웨어를 이용하여 모니터링하며 상기 시험설비의 환경 조건이 사용자가 원한 환경 조건에 일치되도록 자동조절 또는 수동조절 가능하도록 함과 동시에, 알람부를 구비하여 시험챔버 내부의 온도나 압력이 설정한 한계값을 벗어났을 경우에 사용자에게 경고하여 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 일 실시예는 설계기준사고 시험설비와; 상기 시험설비로부터 측정된 환경변수 신호를 전달받는 PLC와; 상기 PLC와 연결된 PC 내부에 탑재되어, 상기 시험설비의 환경변수 신호 및 작동여부를 모니터링 할 수 있도록 하며, 사용자가 직접 입력한 수동제어 신호를 상기 PLC에 전달하여 시험설비를 직접 제어할 수 있도록 하거나, PLC제어 프로그램을 이용하여 사용자가 정한 환경 조건에 측정 된 환경변수 신호가 만족되도록 자동제어 신호를 PLC에 업로드함으로써 상기 시험설비를 자동으로 조절하는 LabVIEW 소프트웨어; 및 상기 시험설비의 이상 발생시 위험을 알리는 알람부로 이루어지는 자동제어시스템; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 시험설비로는 보일러, 축열기, 과열기, 혼합탱크, 압축기 및 시험하고자 하는 대상이 내부에 설치되는 시험챔버가 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템은 본 시스템이 설치된 시험실 외의 다른 장소에서도 시험설비와 환경변수를 감시할 수 있도록 인터넷으로 연결되어 모니터링이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 환경변수 신호는 온도, 압력, 수위, 유량 및 기기의 작동여부에 대한 신호인 것을 특징으로 한다.
또한, LabVIEW 소프트웨어는 환경변수 입력, 보일러와 과열기 등의 ON/OFF 제어, 밸브의 자동 및 수동 제어, 펌프의 출력 제어, 챔버내의 환경변수 모니터링 및 데이터 기록 등이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 알람부의 알람 방법은 각 시험 기기들이 사용자가 미리 선정한 정상 운전 범위를 벗어나는 경우 시험책임자 및 시험자에게 휴대폰 문자발송 그리고 시험실 내 스피커 경고음을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, PLC는 시험설비로부터의 환경변수 신호를 LabVIEW 소프트웨어로 전달하거나 상기 LabVIEW 소프트웨어부터 사용자가 직접 입력한 수동제어 신호를 시험설비로 전달하여, 상기 시험설비와 LabVIEW 소프트웨어 상호간의 입출력신호제어가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템을 설명하도록 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템은 설계기준사고(DBA, Design Basis Accident)의 시험설비(20)를 제어하기 위해, PLC(34)와 LabVIEW프로그램을 상기 시험설비(20)와 연동시켜 사용자가 정한 환경조건에 시험설비(20)의 환경변수가 일치되도록 수동 또는 자동으로 제어하도록 하고, 각종 이상발생시 이를 알려주는 알람부(40)가 더 구비된 제어시스템에 관한 것이며, 설계기준사고 시험설비(20), PLC(34), PLC제어 프로그램(33), LabVIEW 소프트웨어(32), 알람부(40), 자동제어시스템(30)을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템의 개략도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이, 보일러(10, Boiler), 축열기(11, Accumulator), 과열기(12, Superheater), 혼합탱크(13, Mixing tank), 압축기(14, Compressor), 시험챔버(15, Test Chamber) 등의 시험설비(20)를 갖춘 후 주어진 시험조건에 맞추도록 상기시험설비(20)를 자동 또는 수동 제어를 함으로써, 설계기준 사고시험을 할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어시스템의 신호 흐름도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 상기 자동제어시스템(30)은 각종신호의 모니터링 및 자동제어가 가능한 LabVIEW 소프트웨어(32)와 PLC 제어 프로그램(33)이 탑재된 PC(31), 입출력신호를 제어하는 PLC(34), 시험설비(20)로 크게 이루어진다.
상기 상호간의 신호 흐름 및 작동을 설명하면, 우선 상기 도 1에서 설명된 다수개의 기기로 이루어진 시험설비(20)는 각각의 환경변수 신호(S1)를 PLC(34)에 전달하게 된다.
상기 환경변수 신호(S1)란 시험설비(20)들의 온도, 압력, 수위, 유량, 기기의 작동여부 등의 신호값을 말한다. 상기 PLC(34)는 이러한 환경변수 신호(S1)를 수신 후, 이를 PC(31)로 보내게 되고, 상기 PC(31) 내부에 탑재되어 있는 LabVIEW 소프트웨어(32)가 PC(31)화면에 상기 환경변수를 표시되도록 함으로써 사용자가 상기 PC(31)를 통해 각 기기의 환경변수 신호(S1) 및 작동여부를 모니터링 할 수 있도록 한다.
더불어, 상기 LabVIEW 소프트웨어(32)는 사용자가 정한 환경 조건을 맞추기 위하여 상기 시험설비(20) 내 각각의 기기를 조절하여 온도, 압력, 수위 등을 자동제어하도록 하며, 환경변수 신호(S1)를 모니터링 하면서 필요할 경우 직접 수동제어 신호(S2')를 PLC(34)를 통해 시험설비(20)로 송출함으로써 시험설비(20) 기기를 제어할 수 있는 수동제어기능을 더불어 가지도록 한다.
이때, 상기 자동제어의 경우, 상기 LabVIEW 소프트웨어(32)는 PC(31)에 탑재되어 있으며 LabVIEW 소프트웨어(32)와 제어신호를 교신하는 PLC제어 프로그램(33)을 이용하여, 자동제어 신호(S2'')를 PLC(34)로 업로드(Upload) 시켜 상기 시험설비(20)를 자동으로 조절하도록 한다.
또한, 상기 수동제어의 경우로는, 주로 시험설비(20) 각각의 제어 밸브의 개도 PID(Proportional and Integral and Derivative)값의 조정이나, 상기 보일러(10) 및 과열기의 온/오프(ON/OFF) 등이 있다.
즉, 상기 PLC(34)는 수동제어 신호(S2')와 자동제어 신호(S2'')의 모든 제어신호를 수신받아 시험설비(20)로 송신하거나, 상기 시험설비(20)로부터의 환경변수 신호(S1)를 PC(31) 또는 LabVIEW 소프트웨어(32)로 송신하는 신호제어 역할을 하는 것이다.
상기 자동제어시스템(30)은 시험시 시험설비(20) 및 장비에 문제가 있어, 시험이 실패 하거나 위험한 사고가 발생되는 것을 미연에 방지하기 위해 시험자에게 알람기능을 가지는 알람부(40)를 더 구비하고 있다.
상기 알람은 각 시험기기들이 사용자가 미리 선정한 정상운전 범위를 벗어나 는 경우 시험 관계자들에게 휴대폰 문자발송과 시험실 내 스피커 경고음으로 위험을 알리도록 한다.
더불어, 본 발명에 따른 자동제어시스템(30)은 인터넷을 통하여 상기 시험설비(20)의 모니터링이 가능하도록 설정되어 시험실 외의 다른 곳에서도 시험상태를 감시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되진 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어시스템의 신호 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>
10: 보일러 11: 축열기
12: 과열기 13: 혼합탱크
14: 압축기 15: 시험챔버
20: 시험설비 30: 자동제어시스템
31: PC 32: LabVIEW 소프트웨어
33: PLC제어 프로그램 34: PLC
40: 알람부 S1: 환경변수 신호
S2': 수동제어 신호 S2'':자동제어 신호

Claims (8)

  1. 설계기준사고 시험설비(20)와;
    상기 시험설비(20)로부터 측정된 환경변수 신호(S1)를 전달받는 PLC(34)와;
    상기 PLC(34)와 연결된 PC(31) 내부에 탑재되어, 상기 시험설비(20)의 환경변수 신호(S1) 및 작동여부를 모니터링 할 수 있도록 하며, 사용자가 직접입력한 수동제어 신호(S2')를 상기 PLC(34)에 전달하여 시험설비(20)를 직접 제어할 수 있도록 하거나, PLC제어 프로그램(33)을 이용하여 사용자가 정한 환경 조건에 측정된 환경변수 신호(S1)가 만족되도록 자동제어 신호(S2'')를 PLC(34)에 업로드함으로써 상기 시험설비(20)를 자동으로 조절하는 LabVIEW 소프트웨어(32) 및
    상기 시험설비(20) 및 PC(31)에 연결되어, 상기 시험설비(20)의 이상 발생시 위험을 알리는 알람부(40)로 이루어지는 자동제어시스템(30);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시험설비(20)로는 보일러(10), 축열기(11), 과열기(12), 혼합탱크(13), 압축기(14) 및 시험하고자 하는 대상이 내부에 설치되는 시험챔버(15)가 사용되는 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자동제어시스템(30)은 시험실 외의 다른 장소에서도 상기 시험설비(20)와 시험상태를 감시할 수 있도록 인터넷으로 연결되어 모니터링이 가능한 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 환경변수 신호(S1)는 온도, 압력, 수위, 유량 및 기기의 작동여부에 대한 신호인 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 LabVIEW 소프트웨어(32)는 환경변수 입력, 보일러와 과열기 등의 ON/OFF 제어, 밸브의 자동 및 수동 제어, 펌프의 출력 제어, 챔버내의 환경변수 모니터링 및 데이터 기록 등이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 알람부(40)의 알람 방법은 시험자에게 휴대폰 문자 발송과, 시험실 내 스피커 경고음인 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 PLC(34)는 시험설비(20)로부터의 환경변수 신호(S1)를 LabVIEW 소프트웨어(32)로 전달하거나 상기 LabVIEW 소프트웨어(32)부터 사용자가 직접 입력한 수동제어 신호(S2')를 시험설비(20)로 전달하여, 상기 시험설비(20)와 LabVIEW 소프트웨어(32) 상호간의 입출력신호제어가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 알람부(40)는 각 시험기기들이 사용자가 미리 선정한 정상운전 범위를 벗어나는 경우 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 설계기준사고 시험설비 자동제어시스템.
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