KR101907427B1 - Field multiplexing system of small pump station - Google Patents

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Abstract

중앙 통제실과 소규모 가압장 간을 이더넷(Ethernet) 기반의 통신으로 변경하고, 메모리 모듈을 이용한 데이터 백업을 구현하여 통신 이상 발생 시에도 현장 데이터의 유실을 방지하고, 수동운전과 자동운전 절체시에도 모터 정지 없이 연속적인 운전이 가능하도록 한 소규모 가압장 현장 다중화시스템에 관한 것으로서, 상수도 관망 전체를 제어하는 중앙 통제실과 접속하여 데이터를 송수신하고 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지하는 소규모 가압장을 포함하고, 상기 소규모 가압장은 상기 중앙 통제실과 이더넷 통신으로 연결되어 데이터 통신을 수행하고, 현장에서 수집한 데이터를 백업하여 저장하며, 자동 제어 및 수동 제어를 연동하여 다중화 방식으로 펌프를 제어하여 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지해주는 다중 제어기를 구비한다.By changing the communication between the central control room and the small pneumatic system to Ethernet based communication and implementing data backup using the memory module, it is possible to prevent loss of field data even in case of communication error, The present invention relates to a small-scale pneumatic field multiplexing system capable of continuous operation without water supply, and includes a small pneumatic hydraulic pump connected to a central control room for controlling the entire water supply pipe network to transmit and receive data, The small-scale pumping station is connected to the central control room through Ethernet communication to perform data communication, backs up and stores the data collected in the field, and controls the pump in a multiplexing manner by linking automatic control and manual control, To keep the pressure constant And a controller.

Description

소규모 가압장 현장 다중화시스템{Field multiplexing system of small pump station}Field compacting system of small pump station

본 발명은 소규모 가압장 현장 다중화시스템에 관한 것으로, 특히 중앙 통제실과 소규모 가압장 간을 이더넷(Ethernet) 기반의 통신으로 변경하고, 메모리 모듈을 이용한 데이터 백업을 구현하여 통신 이상 발생 시에도 현장 데이터의 유실을 방지하고, 수동운전과 자동운전 절체시에도 모터 정지 없이 연속적인 운전이 가능하도록 한 소규모 가압장 현장 다중화시스템에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to a small-scale pneumatic field multiplexing system, and more particularly, to an Ethernet-based communication between a central control room and a small pneumatic pneumatic cylinder, and realizes data backup using a memory module, And to a small-scale pneumatic field multiplexing system capable of continuous operation without stopping the motor even in manual operation and automatic operation switching.

일반적으로, 평지와의 표고차가 심한 고지대와 구릉지로 된 지역에서는 정수장에서 공급되는 송수압으로는 급수가 불가능하여, 가압을 통한 급수를 위하여 많은 개소의 가압장을 운영하고 있다.Generally, in the highlands and hilly areas where the altitude difference from the flat area is severe, it is impossible to supply water by the water pressure supplied from the water purification plant, and there are many pumping stations for water supply by pressurization.

도 1은 일반적인 상수도 계통도로서, 취수장(2)으로부터 수용가(7)까지 상수가 전달되는 계통을 살펴보면, 취수장(2) -> 정수장(3) -> 가압장(4) -> 배수지(5) -> 소규모 가압장(6) -> 수용가(7)와 같은 과정을 통해, 수용가(7)에 상수가 공급된다. 상기에서 고지대나 구릉지가 아닌 지역은 소규모 가압장(6)을 통과하지 않고, 배수지(5)에서 바로 수용가(7)가 연결된다.FIG. 1 is a diagram of a general water supply system. Referring to the system in which constants are transferred from the water intake station 2 to the water reception station 7, the water intake station 2, the water purification station 3, the pumping station 4, A constant is supplied to the customer (7) through a process such as a small scale pumping station (6) -> a customer (7). In this case, the area other than the highland or hilly area does not pass through the small-scale pneumatic field 6, and the custodian 7 is directly connected to the reservoir 5.

여기서 수용가(7)를 제외한 취수장(2), 정수장(3), 가압장(4), 배수지(5) 및 소규모 가압장(6)은 상수 관망 전체를 통제하는 중앙 통제실(1)과 통신으로 연결되어, 현장 데이터를 상기 중앙 통제실(1)에 전송하고, 상기 중앙 통제실(1)의 관망 제어에 따라 상수 처리 동작을 한다.Here, the water intake station 2, the water purification plant 3, the pressurization station 4, the reservoir 5, and the small scale pumping station 6 except for the cafeteria 7 are communicatively connected to the central control room 1, Transmits the site data to the central control room (1), and performs a constant processing operation in accordance with the pipe network control of the central control room (1).

상기 중앙 통제실(1)은 각각의 상수 시설로부터 전송되는 데이터를 저장하고, 이를 분석하여 상수 시설의 현황을 감시하고, 통신을 통해 해당 상수 시설을 원격 제어한다.The central control room 1 stores data transmitted from each of the water supply facilities, analyzes the status of the water supply facilities, and remotely controls the water supply facilities through communication.

여기서 소규모 가압장(6)은 수용가(7)에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지시켜주는 작용을 하며, 라인 가압장이라고 부르기도 한다.Here, the small-scale pumping station 6 serves to keep the pressure of the constant supplied to the customer 7 constant, and may also be referred to as a line pumping station.

도 2는 상기 중앙 통제실(1)과 소규모 가압장(6) 간의 상수 관망 제어를 위한 제어 구성도로서, 중앙 통제실(1)과 소규모 가압장(6) 간에는 유선의 통신 라인(8)으로 연결된다.2 is a control construction diagram for controlling the water pipe network between the central control room 1 and the small scale pneumatic field 6. The central control room 1 and the small scale pneumatic field 6 are connected by a wired communication line 8.

소규모 가압장(6)은 모뎀을 이용하여 상기 중앙 통제실(1)과 직렬 통신 방식으로 데이터 통신을 한다.The small scale pneumatic field 6 communicates data with the central control room 1 using a modem in a serial communication manner.

이러한 소규모 가압장(6)은 수용가(7)에 공급되는 상수의 압력이 일정하게 유지되도록 제어하는 PLC와 PID 컨트롤러(12)로 이루어진 자동 제어반(11), 사용자의 수동 조작에 따라 가변 저항을 이용하여 상기 상수의 압력을 제어하는 수동 조작반(12), 상기 자동 제어반(11) 및 수동 조작반(12)의 제어에 따라 펌프를 구동시키는 제1 및 제2 모터(15)(16)를 구동시켜 수용가에 공급되는 상수의 압력을 조절하는 제1 및 제2인버터(13)(14)를 포함하여 구성된다.The small scale pneumatic field 6 includes an automatic control panel 11 composed of a PLC and a PID controller 12 for controlling the pressure of the constant supplied to the customer 7 to be constant, A manual operation panel 12 for controlling the pressure of the constant, a first and second motors 15 and 16 for driving the pump in accordance with the control of the automatic control panel 11 and the manual control panel 12, And first and second inverters 13 and 14 for adjusting the pressure of the supplied constant.

여기서 제1 및 제2 모터(15)(16)와 제1 및 제2 인버터(13)(14)는 시스템 안정화를 위해 이중화로 구현한 것이다.Here, the first and second motors 15 and 16 and the first and second inverters 13 and 14 are implemented as redundant systems for system stabilization.

이와 같이 구성되는 일반적인 소규모 가압장(6)은 현장 데이터를 수집하여 모뎀을 통해 상기 중앙 통제실(1)로 전송하게 된다. 아울러 소규모 가압장(6)은 수동운전과 자동운전을 절체할 경우, 일시적으로 모터(15)(16)를 정지시키고, 절체가 완료되면 모터를 다시 기동시키는 방식으로 모터를 제어한다.The general small scale pneumatic field 6 constructed in this way collects the field data and transmits it to the central control room 1 via the modem. In addition, when the manual operation and the automatic operation are switched, the small scale pressure field 6 stops the motors 15 and 16 temporarily, and controls the motor in such a manner that the motor is restarted once the transfer is completed.

아울러 PLC를 업그레이드하거나 PLC 고장으로 다른 제품으로 교체한 경우, PLC와 PC를 연결하여 프로그램을 상기 PLC에 다운로드 하는 방식으로 업그레이드 또는 프로그램 설치를 수행하게 된다.If the PLC is upgraded or replaced with another product due to a fault in the PLC, an upgrade or program installation is performed by connecting the PLC and the PC and downloading the program to the PLC.

한편, 상수도 관망 제어를 위한 종래의 상수 제어 시스템이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 4> 에 개시되어 있다.On the other hand, a conventional constant control system for waterworks pipe network control is disclosed in Patent Documents 1 to 4 below.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 현장에서만 확인 가능한 가압급수설비의 상태감시 데이터를 효율적으로 연계 및 활용하기 위하여, 가압 급수장에는 유, 무선 정보전송 제어부를 구비하고, 이 장치를 통하여 연계된 데이터를 저장, 관리, 분석하기 위하여 급수운영 관리용 서버, 가압급수설비를 원격에서 실시간으로 감시할 수 있도록 하기 위하여 휴대용 개인정보 통신단말기(PDA)를 구비한다.In the prior art disclosed in Patent Document 1, in order to efficiently connect and utilize condition monitoring data of a pressurized water supply facility which can be confirmed only in the field, a pressurized water supply station is provided with a hydraulic information transmission control unit, In order to store, manage, and analyze data, a portable personal information communication terminal (PDA) is provided in order to monitor a water supply operation management server and a pressurized water supply facility remotely in real time.

이러한 구성을 통해, 가압장 내에서만 확인 가능한 가압급수 설비의 운영상태를 PDA를 이용하여 가압 급수장 이외의 원격지에서도 실제 현장과 같이 상태 파악과 점검을 가능하게 하여 급수운영 분석 알고리즘을 기반으로 효율적인 가압 급수량 조절과 가압장 관리를 할 수 있게 된다.With this configuration, the operation status of the pressurized water supply facility, which can be confirmed only within the pumping area, can be grasped and checked at the remote sites other than the pressurized water supply site by using the PDA. Thus, based on the water supply operation analysis algorithm, Control and pressure control.

또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 급수를 위한 출수관의 설정 압력, 상한 압력, 하한 압력, 및 압력 변환상수를 저장하고, 출수관에 연결된 압력센서가 정상적으로 동작하지 않으면 가압장 내의 펌프의 전류, 전압 및 전력 중 어느 하나를 측정하고, 측정된 펌프의 전류, 전압, 및 전력 중 어느 하나와 상기 압력 변환상수를 이용하여 출수관의 현재 압력을 산출한다. 아울러 상기 현재 압력 및 상기 저장된 설정 압력을 비교 판단하는 PID(Proportional Integral Differential) 제어를 수행하며, 상기 현재 압력이 상기 저장된 설정 압력보다 크거나 같은 경우, 상기 펌프의 구동을 정지하고, 상기 현재 압력이 상기 저장된 설정 압력보다 작은 경우, 상기 현재 압력이 상기 저장된 설정 압력과 동일해지도록 PID 제어 및 인버터 제어를 하여, 가압 급수를 제어한다.The conventional art disclosed in Patent Document 2 stores the set pressure, the upper limit pressure, the lower limit pressure, and the pressure conversion constant of the water pipe for supplying water, and when the pressure sensor connected to the water pipe does not operate normally, Measuring the current, the voltage and the power, and calculating the current pressure of the water pipe using either the current, the voltage or the power of the measured pump and the pressure conversion constant. And performs PID (Proportional Integral Differential) control for comparing the current pressure and the stored set pressure. When the current pressure is equal to or greater than the stored set pressure, the driving of the pump is stopped, When the stored set pressure is smaller than the stored set pressure, the PID control and the inverter control are performed so that the present pressure becomes equal to the stored set pressure, thereby controlling the pressurized water supply.

또한, <특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 최적화 연산을 위한 수리해석 데이터, 최적화 설정 파라미터 및 이력 데이터를 이용하여 생산한 수요량 데이터를 기반으로 수리해석 및 최적화 통합 시뮬레이션을 수행하여, 최적의 펌프운전 스케줄 및 수리해석 결과를 도출한다.In the prior art disclosed in Patent Document 3, a hydraulic analysis and an optimization integrated simulation are performed based on the demand data produced using the hydraulic analysis data, the optimization setting parameter, and the history data for the optimization calculation, And derive the schedule and hydraulic analysis results.

또한, <특허문헌 4> 에 개시된 종래기술은 상수도 사업장의 유출유량의 공급 및 수요 정보를 비교적 정확하게 예측하고, 24시간 최적운영을 위한 운영관리 일정을 산출함으로써, 이를 통해서 상수도 사업장을 실시간 제어하여 최대 용수 공급 및 최소 에너지 비용으로 운영할 수 있도록 한다.In addition, the prior art disclosed in Patent Document 4 predicts the supply and demand information of the outflow amount of the waterworks workplace relatively accurately, calculates the operation management schedule for the 24-hour optimum operation, and controls the waterworks business site in real time Water supply and minimum energy costs.

대한민국 등록특허 10-0663718호(2006.12.26. 등록)(가압 급수 운영 시스템)Korean Registered Patent No. 10-0663718 (Registered on December 26, 2006) (Pressurized Water Supply Operating System) 대한민국 등록특허 10-1314833호(2013.09.27. 등록)(가압 급수 제어방법 및 이의 제어 장치 및 제어 시스템)Korean Registered Patent No. 10-1314833 (Registered on Mar. 31, 2013) (Pressurized water supply control method, control device and control system thereof) 대한민국 공개특허 10-2016-0043845호(2016.04.22. 공개)(상수관망 수운영 시스템 및 운영방법)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0043845 (Published Feb. 26, 2016) (Operation System and Operation Method of Water Supply Network) 대한민국 공개특허 10-2016-0080101호(2016.07.07. 공개)(상수도 운영관리 제어 시스템 및 그 제어방법)Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0080101 (Published Jul. 2016) (Waterworks Operation and Management Control System and Control Method Thereof)

그러나 상기와 같은 일반적인 소규모 가압장 및 종래기술은 중앙 통제실과 소규모 가압장 간의 통신 이상 발생시 현장 데이터 수집이 불가능하며, 수동운전과 자동운전을 절체할 경우 일시적으로 모터를 정지하므로, 연속 운전을 구현할 수 없는 단점이 있다.However, since the general small-sized pneumatic pressures and the conventional techniques as described above can not collect on-site data when a communication error occurs between the central control room and the small pneumatic control station, the continuous operation can not be implemented because the motor is temporarily stopped when the manual operation and automatic operation are switched. .

또한, 일반적인 소규모 가압장 및 종래기술은 제어측 전원이 차단되거나 불규칙할 경우 데이터 손실이 발생하거나 가압장 시스템이 정지되는 단점이 있고, PLC나 PID 모듈의 문제 발생 시 모터가 정지되어, 상수를 수용가에 공급할 수 없는 단점이 있다.In addition, a general small-sized pneumatic pressure and conventional technology have a disadvantage in that data loss or irregularity of the control-side power supply is cut off or the pressure field system is stopped, and when the PLC or PID module trouble occurs, the motor is stopped, There is a drawback that can not be.

또한, 일반적인 소규모 가압장 및 종래기술은 PLC 고장으로 제품을 교체하면, 반드시 PC를 PLC와 연결하여 프로그램을 다운로드해야 하는 불편함이 있으며, 제어용 필수 데이터(예를 들어, PID 데이터) 보관이 어렵다는 단점이 있다.In addition, when a product is replaced due to a PLC malfunction, it is inconvenient to download the program by connecting the PC to the PLC, and it is difficult to store the essential data for control (for example, PID data) have.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 중앙 통제실과 소규모 가압장 간을 이더넷(Ethernet) 기반의 통신으로 변경하고, 메모리 모듈을 이용한 데이터 백업을 구현하여 통신 이상 발생 시에도 현장 데이터의 유실을 방지하고, 수동운전과 자동운전 절체시에도 모터 정지 없이 연속적인 운전이 가능하도록 한 소규모 가압장 현장 다중화시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a data communication system and a data communication method, And to provide a small-scale pneumatic field multiplexing system capable of preventing loss of field data even when an abnormality occurs and allowing continuous operation without stopping the motor even in manual operation and automatic operation switching.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제어기로 입력되는 전원의 안정화를 도모하고, 펌프 제어를 다중화하여 하나의 제어기에 문제가 발생하여도 모터 정지 없이 연속 운전을 도모할 수 있도록 한 소규모 가압장 현장 다중화시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a small-scale pneumatic field multiplexing system capable of stabilizing the power input to the controller and multiplexing the pump control so that continuous operation can be achieved without stopping the motor even when a problem occurs in one controller .

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 PLC 교체시에도 PC 연결 없이 프로그램 다운로드가 가능하고, 중요 데이터는 PLC에서 백-업 할 수 있도록 한 소규모 가압장 현장 다중화시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a small-scale pneumatic field multiplexing system capable of downloading a program without a PC connection even when a PLC is replaced and allowing important data to be backed up in a PLC.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 소규모 가압장 현장 다중화시스템은 상수도 관망 전체를 제어하는 중앙 통제실과 접속하여 데이터를 송수신하고 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지하는 소규모 가압장을 포함하고,In order to achieve the above object, the small-scale pneumatic field multiplexing system according to the present invention includes a small-sized pneumatic pressur- ing unit connected to a central control room for controlling the whole water distribution network and transmitting and receiving data, Including,

상기 소규모 가압장은 상기 중앙 통제실과 이더넷 통신으로 연결되어 데이터 통신을 수행하고, 현장에서 수집한 데이터를 백업하여 저장하며, 자동 제어 및 수동 제어를 연동하여 다중화 방식으로 펌프를 제어하여 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지해주는 다중 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The small-scale pumping station is connected to the central control room through Ethernet communication to perform data communication, backs up and stores the data collected in the field, and controls the pump in a multiplexing manner by linking automatic control and manual control, To maintain a constant pressure of the fluid.

상기 다중 제어기는 상기 중앙 통제실과 이더넷 통신으로 데이터를 인터페이스 하기 위한 이더넷 통신 모듈과 현장에서 수집한 데이터를 메모리 모듈을 통해 백업하는 PLC; 사용자의 수동 조작에 따른 펌프 제어 신호를 발생하는 수동 조작반; 상기 PLC와 상기 수동 조작반과 연동하여 펌프를 제어하는 PID 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the multiple controller comprises: an Ethernet communication module for interfacing data to the central control room through Ethernet communication; a PLC for backing up data collected on site through a memory module; A manual operation panel for generating a pump control signal according to manual operation of a user; And a PID controller for controlling the pump in cooperation with the PLC and the manual operation panel.

상기에서 PLC는 PID 제어를 기반으로 한 펌프 제어 데이터를 생성하고, 생성한 펌프 제어 데이터를 인버터로 출력하여 상수 압력을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the above, the PLC generates pump control data based on the PID control, and outputs the generated pump control data to the inverter to control the constant pressure.

상기에서 PLC는 부품 교체 후 또는 프로그램 업그레이드시 제어 프로그램을 상기 메모리 모듈을 통해 다운로드 받는 것을 특징으로 한다.The PLC is characterized in that a control program is downloaded through the memory module after part replacement or program upgrade.

상기에서 PLC는 PID 제어를 수행한 후 수용가에 공급되는 상수의 토출 압력, PID값, 목표 값, 제어량, 가동시간, 펌프 상태, 펌프 가동 여부 정보를 기반으로 상수 압력 제어를 위한 최적 값을 도출하는 것을 특징으로 한다.After performing the PID control, the PLC derives the optimal value for the constant pressure control based on the discharge pressure, PID value, target value, control amount, operation time, pump state, and pump operation information of the constant supplied to the customer .

상기에서 PLC는 상기 목표 값과 상기 제어량을 비교하여 각 점에 대한 편차를 추출하고, 일정 시간대 편차 제곱의 합이 최소가 되는 구간을 산정하여 최적 값을 도출하는 것을 특징으로 한다.In the above, the PLC compares the target value and the control amount, extracts a deviation for each point, and calculates an optimal value by calculating a period in which the sum of the squares of the predetermined time intervals is minimum.

상기에서 PLC는 상기 목표 값과 제어량의 트랜드를 분석하고, 트랜드 분석 결과와 기존 도출된 패턴을 비교하여, 설정된 기준 값 이상의 차이가 발생하면 주변 환경이 변화된 것으로 판단을 하고, 환경 변화에 대한 상태 점검용 알람을 발생하는 것을 특징으로 한다.The PLC analyzes the trend of the target value and the control amount, compares the trend analysis result with the previously derived pattern, determines that the surrounding environment has changed if a difference of more than the set reference value occurs, And generates an alarm for the first time.

상기에서 다중 제어기는 상기 PLC와 PID 컨트롤러 및 수동 조작반이 상호 연동하여, 자동 운전과 수동운전 시 모터 정지 없이 연속적으로 운전을 제어하는 것을 특징으로 한다.The multiple controller is characterized in that the PLC, the PID controller, and the manual control panel interlock with each other to continuously control the operation without stopping the motor in the automatic operation and the manual operation.

상기에서 소규모 가압장은 삼상 교류 전원(R, S, T)을 공급받아 구동 전원을 공급해주며, 정전 시 내부 배터리에 충전된 전원으로 일정시간 동안 전원 공급을 유지하는 무정전 전원장치(UPS); 상기 무정전 전원장치에서 공급되는 전원을 소정의 직류 전압으로 변환하여 공급해주는 전원 공급장치(SMPS)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.An uninterruptible power supply (UPS) that supplies driving power by receiving three-phase AC power (R, S, T) and maintains power supply for a certain period of time with a power charged in the internal battery during a power failure; And a power supply unit (SMPS) for converting power supplied from the uninterruptible power supply unit into a predetermined DC voltage and supplying the DC voltage.

또한, 본 발명에 따른 소규모 가압장은 상기 PLC와 PID 컨트롤러와 수동조작반에서 각각 출력되는 펌프 제어 신호 중 어느 하나를 이용하여 상기 펌프를 동작시키는 모터를 구동시키는 제1 및 제1 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the small-scale hydraulic pressure plant according to the present invention may further include first and first inverters for driving the motor for operating the pump using any one of the pump control signals output from the PLC, the PID controller, and the manual operation panel .

본 발명에 따르면 중앙 통제실과 소규모 가압장 간을 이더넷(Ethernet) 기반의 통신으로 변경하고, 메모리 모듈을 이용한 데이터 백업을 구현함으로써, 중앙통제실과 소규모 가압장 간의 안정적인 통신 확보가 가능하고, 통신 이상 시 PLC에서 데이터를 수집할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to secure stable communication between the central control room and the small-sized pneumatic control station by changing the central control room and the small-sized pneumatic control station to Ethernet-based communication and implementing data backup using the memory module. It has the advantage of collecting data.

또한, 본 발명에 따르면 수동운전과 자동운전 절체시에도 PLC와 PID 컨트롤러 및 수동 조작반 간의 연동을 통해, 모터 정지 없이 연속적인 운전이 가능한 장점이 있다.Also, according to the present invention, there is an advantage that continuous operation can be performed without interrupting the motor through interlocking between the PLC, the PID controller, and the manual operation panel even in the manual operation and the automatic operation switching.

또한, 본 발명에 따르면 무정전 전원장치를 이용하여 제어기(다중 제어기)에 입력되는 전원의 안정화를 도모할 수 있으며, 펌프 제어에 PLC와 PID 컨트롤러 및 수동 조작반의 연동을 통해 제어기를 다중화함으로써, 하나의 제어기에 문제가 발생하여도 모터 정지 없이 연속 운전을 도모해주는 장점이 있다.Further, according to the present invention, it is possible to stabilize the power input to the controller (multiple controller) by using the uninterruptible power supply, and by multiplexing the controller through the interlocking of the PLC, the PID controller, Even if a problem occurs in the controller, there is an advantage that the continuous operation is performed without stopping the motor.

또한, 본 발명에 따르면 PLC 교체시에도 PC 연결 없이 메모리 모듈을 이용하여 프로그램 다운로드가 가능하고, 중요 데이터는 PLC에서 백-업할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to download a program using a memory module without connecting a PC even when a PLC is replaced, and important data can be backed up in a PLC.

도 1은 일반적인 상수도 계통도,
도 2는 종래 소규모 가압장 제어 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 소규모 가압장 현장 다중화시스템의 구성도,
도 4는 도 3의 소규모 가압장에 구비되는 전원 장치의 구성도,
도 5는 도 3의 PLC와 그에 연계되는 장치 간의 구성 개념도,
도 6은 도 3의 PID 컨트롤러 및 그 주변 장치의 예시도,
도 7 및 도 8은 도 3의 제1 및 제2 인버터 및 그 주변 회로도,
도 9는 본 발명에서 목표 값과 제어량의 트랜드 분석 예시도.
1 is a diagram of a general water supply system,
FIG. 2 is a block diagram of a conventional small-
FIG. 3 is a block diagram of a small scale pneumatic field multiplexing system according to the present invention,
Fig. 4 is a configuration diagram of a power source device provided in the small-scale pneumatic field of Fig. 3,
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a configuration between the PLC of FIG. 3 and an apparatus associated therewith,
FIG. 6 is an exemplary view of the PID controller and its peripheral device of FIG. 3,
Figs. 7 and 8 are a circuit diagram of the first and second inverters of Fig. 3 and their peripheral circuits,
Fig. 9 is a diagram showing an example of trend analysis of a target value and a control amount in the present invention; Fig.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소규모 가압장 현장 다중화시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a small scale pneumatic field multiplexing system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소규모 가압장 현장 다중화시스템의 개략 구성도이다.3 is a schematic block diagram of a small scale pneumatic field multiplexing system according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 소규모 가압장 현장 다중화시스템은 중앙 통제실(1) 및 소규모 가압장(100)을 포함한다.The small scale pneumatic field multiplexing system according to the present invention includes a central control room (1) and a small scale pneumatic field (100).

중앙 통제실(1)은 상수도 관망 전체를 제어하는 역할을 하는 것으로서, 상기 소규모 가압장(100)과 이더넷(Ethernet) 통신으로 연결되어 현장 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 현장 수 처리 시설의 상황을 실시간으로 인지하고, 현장 시설의 상태 인식에 따른 제어 명령을 상기 소규모 가압장(100)으로 전송하는 역할을 한다.The central control room 1 serves to control the entire water supply network. The central control room 1 is connected to the small pumping station 100 through Ethernet communication to collect the site data. Based on the collected site data, And transmits a control command to the small scale pneumatic field 100 according to the recognition of the condition of the field facility.

상기 소규모 가압장(100)은 상기 중앙 통제실(1)과 접속하여 데이터를 송수신하고 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지해주는 역할을 한다.The small scale pneumatic field 100 communicates with the central control room 1 to transmit and receive data and maintain constant pressure of the constant pressure supplied to the customer.

이러한 소규모 가압장(100)은 상기 중앙 통제실(1)과 이더넷 통신으로 연결되어 데이터 통신을 수행하고, 현장에서 수집한 데이터를 백업하여 저장하며, 자동 제어 및 수동 제어를 연동하여 다중화 방식으로 펌프를 제어하여 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지해주는 다중 제어기(110)를 포함한다.The small scale pneumatic field 100 is connected to the central control room 1 through Ethernet communication to perform data communication, backs up the data collected on the site and stores the data, and controls the pump in a multiplexing manner by linking automatic control and manual control And a multi-controller (110) that keeps constant the pressure of the constant supplied to the customer.

상기 다중 제어기(110)는 상기 중앙 통제실(1)과 이더넷 통신으로 데이터를 인터페이스 하기 위한 이더넷 통신 모듈과 현장에서 수집한 데이터를 메모리 모듈(114)을 통해 백업하는 PLC(111), 사용자의 수동 조작에 따른 펌프 제어 신호를 발생하는 수동 조작반(113), 상기 PLC(111)와 상기 수동 조작반(113)과 연동하여 펌프를 제어하는 PID 컨트롤러(112)를 포함한다.The multiple controller 110 includes an Ethernet communication module for interfacing data with the central control room 1 via Ethernet communication, a PLC 111 for backing up data collected on site through a memory module 114, And a PID controller 112 for controlling the pump in cooperation with the PLC 111 and the manual operation panel 113. The PID controller 112 controls the pump 111 and the PID controller 112. [

상기 PLC(111)는 부품 교체 후 또는 프로그램 업그레이드시 제어 프로그램을 상기 메모리 모듈(114)을 통해 다운로드 받는 것이 바람직하며, PID 제어를 수행한 후 수용가에 공급되는 상수의 토출 압력, PID값, 목표 값, 제어량, 가동시간, 펌프 상태, 펌프 가동 여부 정보를 기반으로 상수 압력 제어를 위한 최적 값을 도출하여, 수용가의 상수 압력을 제어한다.The PLC 111 preferably receives the control program through the memory module 114 upon replacement of a component or a program upgrade. The PID controller 111 performs a PID control and then outputs a constant discharge pressure, a PID value, , Constant pressure is controlled by deriving the optimum value for constant pressure control based on the control amount, the operation time, the pump state, and the pump operation information.

바람직하게, 상기 PLC(111)는 상기 목표 값과 상기 제어량을 비교하여 각 점에 대한 편차를 추출하고, 일정 시간대 편차 제곱의 합이 최소가 되는 구간을 산정하여 최적 값을 도출한다. 아울러 상기 목표 값과 제어량의 트랜드를 분석하고, 트랜드 분석 결과와 기존 도출된 패턴을 비교하여, 설정된 기준 값 이상의 차이가 발생하면 주변 환경이 변화된 것으로 판단을 하고, 환경 변화에 대한 상태 점검용 알람을 발생하는 것이 바람직하다.Preferably, the PLC 111 compares the target value with the control amount, extracts a deviation for each point, and calculates an optimal value by calculating an interval in which a sum of squares of the deviation of a certain time period is minimum. In addition, the trend of the target value and the control amount is analyzed, the trend analysis result is compared with the previously derived pattern, and when the difference exceeds the set reference value, it is determined that the surrounding environment has changed, .

또한, 상기 소규모 가압장(100)은 삼상 교류 전원(R, S, T)을 공급받아 구동 전원을 공급해주며, 정전 시 내부 배터리에 충전된 전원으로 일정시간 동안 전원 공급을 유지하는 무정전 전원장치(UPS)(141), 상기 무정전 전원장치(141)에서 공급되는 전원을 소정의 직류 전압으로 변환하여 공급해주는 전원 공급장치(SMPS)(142)를 포함한다. 무정전 전원장치(141)를 이용함으로써 제어측 전원이 차단되거나 불규칙할 경우에도 전원의 안정성을 확보할 수 있게 된다.The small scale pneumatic power source 100 supplies the driving power by receiving three-phase AC power (R, S, T) and supplies power to the uninterruptible power supply (UPS) And a power supply unit (SMPS) 142 for converting the power supplied from the uninterruptible power supply unit 141 into a predetermined DC voltage and supplying the DC voltage. By using the uninterruptible power supply unit 141, it is possible to secure the stability of the power source even when the control-side power source is cut off or irregular.

또한, 상기 소규모 가압장(100)은 상기 PLC(111)와 PID 컨트롤러(112)와 수동조작반(113)에서 각각 출력되는 펌프 제어 신호 중 어느 하나를 이용하여 상기 펌프를 동작시키는 제1 및 제2 모터(131)(132)를 구동시키는 제1 및 제1 인버터(121)(122)를 포함한다. 상기 제1인버터(121)는 제1모터(131)를 동작시키고, 제2인버터(122)는 제2모터(132)를 동작시킨다.The small scale pneumatic field 100 may include first and second motors for operating the pump using any one of the pump control signals output from the PLC 111, the PID controller 112 and the manual operation unit 113, And first and second inverters 121 and 122 for driving the first and second inverters 131 and 132, respectively. The first inverter 121 operates the first motor 131 and the second inverter 122 operates the second motor 132.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 소규모 가압장 현장 다중화시스템의 동작을 첨부한 도면 도 1 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the small-scale pneumatic field multiplexing system according to the present invention constructed as above will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9. FIG.

먼저, 소규모 가압장(100)과 중앙 통제실(1)은 이더넷 통신으로 연결되어, 소규모 가압장(100)에서 수집한 현장 데이터를 상기 중앙 통제실(1)로 전송하고, 상기 중앙 통제실(1)은 수집한 현장 데이터를 기반으로 소규모 가압장(100)의 제어를 위한 제어 명령을 생성하여 상기 소규모 가압장(100)에 전달한다.First, the small scale pneumatic field 100 and the central control room 1 are connected by Ethernet communication, and the field data collected by the small scale pneumatic field 100 is transmitted to the central control room 1, Generates control commands for controlling the small scale pneumatic field (100) based on the site data, and transmits the control commands to the small scale pneumatic field (100).

소규모 가압장(100)과 중앙 통제실(1) 간에 이더넷 통신으로 연결됨으로써, 기존 모뎀을 이용한 직렬 통신에 비하여 안정적인 통신을 확보할 수 있게 된다.By connecting the small pneumatic pressure chamber 100 and the central control room 1 via Ethernet communication, it is possible to secure stable communication compared to the serial communication using the existing modem.

한편, 수용가에 공급하는 상수의 압력을 일정하게 유지하기 위하여, 소규모 가압장(100)은 다중 제어기(110)의 PLC(111)와 PID 컨트롤러(112)와 수동 조작반(113)을 상호 연동하여, 수용가에 공급하는 상수의 압력을 일정하게 유지하면서 상수를 수용가에 공급해준다.The small scale pneumatic field 100 interlocks the PLC 111 of the multiple controller 110 with the PID controller 112 and the manual operation panel 113 to maintain the constant pressure of the water supplied to the customer, And supplies the constant to the customer while keeping the pressure of the constant supplied to the customer constant.

여기서 PLC(111)는 도 5에 도시한 바와 같이, 제어 프로그램 및 업그레이드 프로그램이 저장된 메모리 모듈(114)을 접속하기 위한 입력 포트(111a)를 구비하고, 상기 입력 포트(111a)를 통해 메모리 모듈(114)을 장착하고, 제어 프로그램을 다운로드 받는다. 실제 PLC(111)의 장애로 부품을 교체한 경우, 퍼스널컴퓨터(PC)를 PLC(111)와 연결한 후, 제어 프로그램을 다운로드 받게 되는 데, 이 경우 퍼스널컴퓨터를 PLC(111)의 위치로 이동시키거나 PLC(111)를 퍼스널컴퓨터가 있는 장소로 이동시켜야 하는 불편함이 있다. 이에 대비하여 본 발명은 메모리 모듈(114)을 이용함으로써, PLC(111)의 부품(특히, CPU 교체) 교체시에도 제어 프로그램을 편리하게 PLC(111)에 다운로드 할 수 있게 되는 것이다.5, the PLC 111 includes an input port 111a for connecting a memory module 114 in which a control program and an upgrade program are stored, and a memory module (not shown) via the input port 111a 114), and downloads the control program. If a component is replaced due to a fault in the actual PLC 111, the control program is downloaded after connecting the personal computer (PC) with the PLC 111. In this case, the personal computer is moved to the position of the PLC 111 Or the PLC 111 must be moved to a place where the personal computer is located. In contrast, the present invention uses the memory module 114 so that the control program can be conveniently downloaded to the PLC 111 even when the parts of the PLC 111 (particularly CPU replacement) are replaced.

아울러 상기와 같이 메모리 모듈(114)을 PLC(111)에 장착시킴으로써, PLC(111)에서는 현장에서 수집한 현장 데이터(특히, 필수 데이터로서 PID 데이터)를 상기 메모리 모듈(114)에 백업하여, 상기 중앙 통제실(1)과의 통신 이상으로 현장 데이터를 상기 중앙 통제실(1)로 전송할 수 없는 경우에도, 데이터 유실을 방지할 수 있는 장점이 있게 된다.In addition, by mounting the memory module 114 on the PLC 111 as described above, the PLC 111 backs up the field data collected in the field (in particular, PID data as essential data) to the memory module 114, There is an advantage that data loss can be prevented even when field data can not be transmitted to the central control room 1 due to communication with the central control room 1.

상기 소규모 가압장(100)은 수용가 수압을 일정하게 유지해야 하는 아주 중요한 역할을 하므로, 입력되는 전원의 안정성 확보가 매우 중요하다. Since the small scale pressure field 100 plays a very important role in maintaining a constant water pressure, it is very important to secure the stability of the input power source.

이를 위해서, 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이, 무정전 전원장치(UPS)(141)를 이용하여, 다중 제어기(110)에 항상 안정적으로 전원을 공급해준다. 무정전 전원장치(141)를 이용하게 되면 제어측 전원이 차단되거나 불규칙할 경우에도 시스템 구동에 필요한 전원을 안정적으로 공급해줄 수 있게 된다. To this end, as shown in FIG. 4, the present invention always supplies power to the multiple controller 110 stably using an uninterruptible power supply (UPS) 141. When the uninterruptible power supply 141 is used, it is possible to stably supply the power required for driving the system even when the power of the control side is shut off or irregular.

전원 공급장치(142)는 상기 무정전 전원장치(141)에서 공급되는 전원을 소정의 직류 전원(+24V)으로 만들어, 공급해주게 된다.The power supply 142 supplies the power supplied from the uninterruptible power supply unit 141 to a predetermined DC power (+24 V).

도 4에서 참조부호 143은 팬을 의미하고, 참조부호 144는 도어 감지 센서를 의미한다.4, reference numeral 143 denotes a fan, and reference numeral 144 denotes a door sensor.

상기 PLC(111)는 수용가의 상수 압력을 제어하는 과정에서 수집한 다양한 데이터를 기반으로 상수 압력을 일정하게 유지하기 위한 제어 최적 값을 도출하고, 이를 기반으로 펌프를 제어한다.The PLC 111 derives a control optimal value for maintaining a constant pressure constant based on various data collected in the course of controlling the constant pressure of the customer, and controls the pump based on the optimum control value.

여기서 최적 값 도출을 위해 PID 제어 값을 이용한다.Here, the PID control value is used for deriving the optimum value.

PID 제어는 기본적으로 피드백(feedback) 제어기의 형태를 가지고 있으며, 제어하고자 하는 대상의 출력 값(output)을 측정하여 얻고자 하는 참조 값(reference value) 혹은 설정 값(setpoint)과 비교하여 편차를 계산하고, 이 편차를 이용하여 제어에 필요한 제어 값을 계산하는 구조로 되어 있다.PID control is basically a form of feedback controller. It compares the output value of a target to be controlled with a reference value or a setpoint to be obtained and calculates deviation And calculates the control value necessary for the control by using this deviation.

상수관망에서는 일정한 수압을 유지하는 것이 중요한데 수압을 유지하기 위해 펌프 제어 시 이 PID 값을 이용하여 제어를 하게 된다.It is important to maintain constant water pressure in the water supply network. In order to maintain water pressure, PID control is used for pump control.

PID 제어는 PI 제어에 제어 응답속도를 고려한 것이다. PI 제어로 목표 값에 일치시킬 수 있지만 일정 시간이 필요하며, 이렇게 목표 값에 도달하는 시간을 조절하기 위해 미분 제어를 추가한 것이, PID 제어이다. 순간적으로 제어량을 조작해 목표 값에 도달하는 시간을 줄일 수 있으며, 이로 인해 조작량이 급격하게 증가하는 구간이 발생한다.PID control considers the control response speed in PI control. It is possible to match the target value with the PI control, but it takes a certain time, and the PID control is added with the differential control to adjust the time to reach the target value. The time for reaching the target value can be shortened by operating the control amount instantaneously, thereby causing an interval in which the operation amount increases sharply.

따라서 본 발명은 상기 PID 제어를 통해 얻은 데이터를 이용하여 펌프 제어를 위한 최적 값을 도출한다.Accordingly, the present invention derives an optimal value for pump control using data obtained through the PID control.

예컨대, PLC(111)는 PID 제어를 수행한 후 현장 데이터 수집 장치와 통신으로 연계하여, 수용가에 공급되는 상수의 토출 압력, PID값, 목표 값, 제어량, 가동시간, 펌프 상태, 펌프 가동 여부 정보를 입력받는다. 이렇게 획득한 데이터는 최적 값 도출을 위한 기초 데이터로 활용되며 각 연산에 사용된다.For example, the PLC 111 performs PID control and then communicates with the field data collecting device in communication. The PLC 111 calculates the discharge pressure, the PID value, the target value, the control amount, the operation time, the pump state, . The acquired data is used as basic data for deriving the optimum value and is used for each operation.

이어, 상기 목표 값과 제어량의 데이터를 비교한다. 목표 값(SV)을 기준으로 하여 제어량(PV)의 데이터를 비교하면, 각 점에 대해 편차가 발생하는 데, 일정 시간 대비 편차(E) 제곱의 합이 최소가 되는 구간을 산정하여 하기의 [수학식 1] 을 이용하여 최적 값을 도출한다.Next, the target value and the control amount data are compared. When the data of the control amount PV is compared with the target value SV as a reference, a section where the sum of the squares of the deviations (E) with respect to the predetermined time is minimum is calculated, The optimal value is derived using Equation (1).

Figure 112016085844594-pat00001
Figure 112016085844594-pat00001

즉, 편차 제곱의 합이 최소가 되는 구간에서의 PID 값과 목표 값을 도출한다.That is, the PID value and the target value in the section where the sum of the squared deviations are minimum are derived.

이렇게 도출되는 최적 값을 기반으로 펌프 제어 신호(AO01-, AO01+, AO02-, AO02+)를 발생하여, 제1 및 제2 인버터(121)(122)에 전달한다.(AO01-, AO01 +, AO02-, AO02 +) based on the optimum values thus derived, and transmits the pump control signals AO01-, AO02-, and AO02 + to the first and second inverters 121 and 122.

한편, PLC(111)는 상기 목표 값과 제어량의 트랜드(Trand)를 분석한다.On the other hand, the PLC 111 analyzes the target value and the control amount Trand.

목표 값과 제어량의 트랜드 분석 시 적확한 PID 값이 설정되면 일정한 패턴으로 나타나는데, 도출된 값들과 비교했을 때 그 차이가 크면 알람을 발생한다.When analyzing the trend of the target value and control amount, if a proper PID value is set, it appears in a certain pattern. When the difference is large compared with the derived values, an alarm is generated.

이는 주변 환경의 변화(펌프고장, 누수, 물 사용량 증가 등)나 목표 값이 변경되는 이유로 볼 수 있으며, 알람을 띄워 사용자로 하여금 신속하게 상태점검을 할 수 있도록 한다.This can be seen as a change in the surrounding environment (pump failure, leakage, increased water usage, etc.) or as a reason for changing the target value, and an alarm is issued to allow the user to quickly check the status.

제어량과 목표 값이 비슷하게 진행하다가 도 9에 도시한 화살표 부분과 같이 끝 부분이 튀는 경우 이상이 발생한 것으로 판별한다. 수치 적으로 상기 구간에서 ΣE의 값이 증가한다면 주변 환경 변화로 인식하고, 알람을 발생한다.It is determined that an abnormality has occurred in the case where the control amount and the target value are similar to each other and an end portion is splashed as shown by an arrow in Fig. Numerically, if the value of [Sigma] E increases in the above section, it is recognized as a change in the surrounding environment and an alarm is generated.

아울러 PID 컨트롤러(112)도 도 6에 도시한 바와 같이, 피드백 제어를 통해 상기 수압을 일정하게 유지하기 위한 펌프 제어 신호(PID-, PID+, PID2-, PID2+)를 생성하여 분배기(153)에 전달하게 된다. 여기서 PID 컨트롤러(112)에서 수용가에 공급되는 상수의 압력을 제어하기 위해 펌프 제어 값을 산출하는 것은, 기존 PID 컨트롤러에서 펌프 제어 값을 산출하는 방식과 동일하므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.6, the PID controller 112 also generates pump control signals PID-, PID +, PID2-, and PID2 + for maintaining the water pressure constant through feedback control and transmits them to the distributor 153 . Here, the calculation of the pump control value to control the pressure of the constant supplied to the customer from the PID controller 112 is the same as the method of calculating the pump control value by the existing PID controller, so a detailed description thereof will be omitted .

상기 분배기(153)는 상기 펌프 제어 신호를 제1인버터(121)와 제2인버터(122)용으로 분리하여, 각각의 인버터에 전달한다.The distributor 153 separates the pump control signal for the first inverter 121 and the second inverter 122, and delivers the pump control signal to each inverter.

도 6에서 참조부호 151은 유량계로서, 수용가에 공급해주는 상수 압력을 측정하여 상기 PID 컨트롤러(112) 및 PLC(111)에 전달해주는 역할을 하고, 참조부호 152는 배수지로부터 공급되는 상수의 압력을 측정하여 상기 PLC(111)에 전달해주는 유량계를 나타낸다.In FIG. 6, reference numeral 151 denotes a flow meter for measuring a constant pressure supplied to a customer and transmitting the measured pressure to the PID controller 112 and the PLC 111. Reference numeral 152 denotes a pressure sensor for measuring the pressure of a constant water supplied from a reservoir To the PLC (111).

한편, 현장에서 사용자가 수동 조작반(113)을 조작하여, 펌프를 수동 조작으로 제어할 수 있다. 수동 조작반(113)은 가변 볼륨으로 이루어져, 상수 압력 조절을 위해 가변 볼륨을 조절하면, 그에 대응하게 펌프 제어 신호로 변경되어 제1 및 제2 인버터(121)(122)로 출력된다.On the other hand, in the field, the user can operate the manual operation panel 113 to manually control the pump. When the variable volume is adjusted to adjust the constant pressure, the manual operation panel 113 is changed to a pump control signal corresponding to the variable volume, and is output to the first and second inverters 121 and 122.

여기서 본 발명의 특징으로서 수동운전(수동 조작반)과 자동운전(PLC, PID 컨트롤러)시, 상호 연동을 통해 제어기를 다중화하여, 어느 하나의 제어기에 문제가 발생하여도 제1 및 제2 모터(131)(132)의 정지 없이, 지속적인 운전을 유지한다. 도 3에서 제1 및 제2 인버터(132)(122) 및 제1 및 제2 모터(131)(132)는 시스템의 안정화를 위해 이중화로 구현한 것이며, 둘 중 하나만 동작을 하고, 나머지 하나는 대기 상태를 유지한다.Herein, as a feature of the present invention, the controllers are multiplexed by interlocking with each other at the time of manual operation (manual operation panel) and automatic operation (PLC, PID controller) so that even if a problem occurs in any one of the controllers, ) 132 without stopping it. In FIG. 3, the first and second inverters 132 and 122 and the first and second motors 131 and 132 are implemented as redundant systems for stabilization of the system. And maintains the standby state.

제어기를 다중화하기 위해서 다중 제어기(110)의 PLC(111), PID 컨트롤러(112) 및 수동 조작반(113)에서 각각 출력되는 신호는 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 인버터(121)(122)에 각각 전달된다.7 and 8, the signals output from the PLC 111, the PID controller 112 and the manual control panel 113 of the multiple controller 110 for multiplexing the controllers are input to the first and second inverters 110, (121) and (122), respectively.

제1 및 제2 인버터의 구성 및 동작은 동일하므로, 이하, 제1인버터(121)에 대해서만 설명하기로 한다.Since the configurations and operations of the first and second inverters are the same, only the first inverter 121 will be described below.

도 7에 도시한 바와 같이, 제1인버터(121)에는 원격 제어용(REM)으로 PID 컨트롤러(112)에서 출력되는 펌프 제어신호(PID-, PID2)와 PLC(111)에서 출력되는 펌프 제어신호(AO01-, AO01+)와 수동 조작반(113)에서 출력되는 펌프 제어 신호(VR) 중 어느 하나가 입력된다. 여기서 펌프 제어의 원칙은 원격 제어이며, 수동은 수동운전으로 전환한 경우에서만 제어에 이용된다.7, the first inverter 121 receives pump control signals PID- and PID2 output from the PID controller 112 for remote control (REM) and pump control signals PID- and PID2 output from the PLC 111 AO01-, and AO01 +) and the pump control signal VR output from the manual operation panel 113 are input. Here, the principle of pump control is remote control, and manual is used for control only when switching to manual operation.

상기 3개의 제어 신호는 스위치에 의해 스위칭 되어, 어느 하나의 펌프 제어신호만이 제1인버터(121)에 전달된다. 기본적으로 PLC(111)의 제어가 1순위이고, 다음으로, PID 컨트롤러의 제어이며, 수동 제어가 마지막 순위가 된다. 원격 자동 제어시에는 기본적으로 PLC(111)에서 출력되는 펌프 제어신호가 제1인버터(121)에 전달되며, 상기 PLC(111)에 장애가 발생하면 스위치에 의해 PID 컨트롤러(112)의 펌프 제어신호가 제1인버터(121)에 전달된다. 아울러 운전을 자동 운전에서 수동 운전으로 전환하면 수동 조작반(113)에서 출력되는 펌프 제어신호가 제1인버터(121)에 전달된다.The three control signals are switched by a switch so that only one of the pump control signals is transmitted to the first inverter 121. Basically, the control of the PLC 111 is first, then the control of the PID controller, and the manual control is the last rank. A pump control signal output from the PLC 111 is basically transmitted to the first inverter 121. When a failure occurs in the PLC 111, a pump control signal of the PID controller 112 is supplied to the first inverter 121 And is transmitted to the first inverter 121. In addition, when the operation is switched from automatic operation to manual operation, the pump control signal output from the manual operation panel 113 is transmitted to the first inverter 121.

이러한 본 발명은 자동운전에서 수동운전으로 전환하여도, 제1인버터(121)에는 지속적으로 펌프 제어신호가 전달되는 방식이어서, 운전 전환시에도 모터 정지 없이 지속적으로 운전을 유지할 수 있는 장점이 있다.The present invention has a merit that the pump control signal is constantly transmitted to the first inverter 121 even when the automatic operation is switched to the manual operation, so that even when the operation is switched, the operation can be continuously maintained without stopping the motor.

또한, 본 발명은 상기와 같이 PLC(111)와 PID 컨트롤러(112) 및 수동 조작반(113)에서 각각 출력되는 신호를 모두 이용하고, 이를 스위치를 이용하여 선택하는 방식이므로, 3개의 제어기에 의한 다중화를 구현할 수 있게 된다. 이러한 다중화의 구현으로 펌프 제어에 더욱 안정성을 확보할 수 있게 되는 것이다.Since the present invention uses all of the signals output from the PLC 111, the PID controller 112, and the manual operation panel 113 as described above and selects the signals using the switches, multiplexing by three controllers . &Lt; / RTI &gt; The implementation of such multiplexing allows for more stability in pump control.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have.

본 발명은 상수 관망 시설에서 수용가에 일정한 수압을 유지시켜주는 소규모 가압장에서 상수 압력을 제어하는 기술에 적용된다.The present invention is applied to a technique for controlling a constant pressure in a small pumping station that maintains a constant water pressure in a water distribution network.

1: 중앙 통제실
100: 소규모 가압장
101 : 이더넷 네트워크
110: 다중 제어기
111: PLC
112: PID 컨트롤러
113: 수동 조작반
114: 메모리 모듈
121, 122: 제1 및 제2 인버터
131, 132: 제1 및 제2 모터
1: central control room
100: Small pneumatic pressure
101: Ethernet Network
110: multiple controller
111: PLC
112: PID controller
113: Manual panel
114: memory module
121, 122: first and second inverters
131, 132: first and second motors

Claims (10)

상수도 관망 전체를 제어하는 중앙 통제실과 접속하여 데이터를 송수신하고 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지하는 소규모 가압장을 포함하고,
상기 소규모 가압장은 상기 중앙 통제실과 이더넷 통신으로 연결되어 데이터 통신을 수행하고, 현장에서 수집한 데이터를 백업하여 저장하며, 자동 제어 및 수동 제어를 연동하여 다중화 방식으로 펌프를 제어하여 수용가에 공급되는 상수의 압력을 일정하게 유지해주는 다중 제어기를 포함하고,
상기 다중 제어기는 상기 중앙 통제실과 이더넷 통신으로 데이터를 인터페이스 하기 위한 이더넷 통신 모듈과 현장에서 수집한 데이터를 메모리 모듈을 통해 백업하는 PLC; 사용자의 수동 조작에 따른 펌프 제어 신호를 발생하는 수동 조작반; 상기 PLC와 상기 수동 조작반과 연동하여 펌프를 제어하는 PID 컨트롤러를 포함하며,
상기 PLC는 제어 프로그램 및 업그레이드 프로그램이 저장된 메모리 모듈을 접속하기 위한 입력 포트를 구비하고, 상기 입력 포트를 통해 상기 메모리 모듈을 장착하고, 제어 프로그램을 다운로드 받으며,
상기 PLC는 PID 제어를 통해 획득한 PID 값, 현장 데이터 수집장치를 통해 획득한 수용가에 공급되는 상수의 토출 압력, 목표 값, 제어량, 가동시간, 펌프 상태, 펌프 가동 여부 정보를 기반으로 상수 압력 제어를 위한 최적 값을 도출하며,
상기 PLC는 상기 목표 값과 제어량의 트랜드를 분석하고, 트랜드 분석 결과와 기존 도출된 패턴을 비교하여, 설정된 기준 값 이상의 차이가 발생하면 주변 환경이 변화된 것으로 판단을 하고, 환경 변화에 대한 상태 점검용 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 소규모 가압장 현장 다중화시스템.
And a small pumping station connected to a central control room for controlling the entire water supply network to transmit and receive data and to maintain constant pressure of the water supplied to the customer,
The small-scale pumping station is connected to the central control room through Ethernet communication to perform data communication, backs up and stores the data collected in the field, and controls the pump in a multiplexing manner by linking automatic control and manual control, To maintain a constant pressure of the fluid,
Wherein the multiple controller comprises: an Ethernet communication module for interfacing data to the central control room through Ethernet communication; a PLC for backing up data collected on site through a memory module; A manual operation panel for generating a pump control signal according to manual operation of a user; And a PID controller for controlling the pump in cooperation with the PLC and the manual operation panel,
Wherein the PLC has an input port for connecting a memory module storing a control program and an upgrade program, mounting the memory module through the input port, downloading a control program,
Based on the PID value obtained through PID control, the discharge pressure of the constant supplied to the customer through the PID control, the target value, the control amount, the operation time, the pump state, and the pump operation information, Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
The PLC analyzes the trend of the target value and the control amount, compares the trend analysis result with the previously derived pattern, determines that the surrounding environment has changed if a difference of more than the set reference value occurs, And generates an alarm.
삭제delete 청구항 1에서, 상기 PLC는 PID 제어를 기반으로 한 펌프 제어 데이터를 생성하고, 생성한 펌프 제어 데이터를 인버터로 출력하여 상수 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 소규모 가압장 현장 다중화시스템.
The system of claim 1, wherein the PLC generates pump control data based on PID control and outputs the generated pump control data to the inverter to control the constant pressure.
청구항 1 또는 청구항 3에서, 상기 PLC는 부품 교체 후 또는 프로그램 업그레이드시 제어 프로그램을 상기 메모리 모듈을 통해 다운로드 받는 것을 특징으로 하는 소규모 가압장 현장 다중화시스템.
The small-scale pneumatic field multiplexing system according to claim 1 or claim 3, wherein the PLC is downloaded through the memory module after the component replacement or program upgrade.
삭제delete 청구항 1에서, 상기 PLC는 상기 목표 값과 상기 제어량을 비교하여 각 점에 대한 편차를 추출하고, 일정 시간대 편차 제곱의 합이 최소가 되는 구간을 산정하여 펌프 제어를 위한 최적 값을 도출하는 것을 특징으로 하는 소규모 가압장 현장 다중화시스템.
The PLC calculates the optimum value for the pump control by calculating the interval in which the sum of the squared deviations of a certain time period is calculated by comparing the target value and the control amount to extract the deviation for each point, Small-scale pneumatic field multiplexing system.
삭제delete 청구항 1에서, 상기 다중 제어기는 상기 PLC와 PID 컨트롤러 및 수동 조작반이 상호 연동하여, 자동 운전과 수동운전 시 모터 정지 없이 연속적으로 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 소규모 가압장 현장 다중화시스템.
The small-scale pneumatic field multiplexing system according to claim 1, wherein the PLC is interlocked with the PLC, the PID controller, and the manual operation panel, and continuously controls operation without stopping the motor during automatic operation and manual operation.
청구항 1에서, 상기 소규모 가압장은 삼상 교류 전원(R, S, T)을 공급받아 구동 전원을 공급해주며, 정전 시 내부 배터리에 충전된 전원으로 일정시간 동안 전원 공급을 유지하는 무정전 전원장치(UPS); 상기 무정전 전원장치에서 공급되는 전원을 소정의 직류 전압으로 변환하여 공급해주는 전원 공급장치(SMPS)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 가압장 현장 다중화시스템.
The small-scale pneumatic power source according to claim 1, wherein the small-sized pneumatic power source supplies power to the three-phase AC power source (R, S, T) and supplies power to the uninterruptible power supply (UPS) ; Further comprising a power supply unit (SMPS) for converting power supplied from the uninterruptible power supply unit into a predetermined DC voltage and supplying the DC voltage.
청구항 1에서, 상기 소규모 가압장은 PLC와 PID 컨트롤러와 수동조작반에서 각각 출력되는 펌프 제어 신호 중 어느 하나를 이용하여 상기 펌프를 동작시키는 모터를 구동시키는 제1 및 제2 인버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 가압장 현장 다중화시스템.





The small scale pumping station may further include first and second inverters for driving a motor for operating the pump by using any one of a pump, a PID controller, and a pump control signal output from a manual operation panel. Small - scale pneumatic field multiplexing system.





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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7377660B2 (en) * 2019-09-27 2023-11-10 エドワーズ株式会社 Vacuum pump and vacuum pump accessory unit
CN113917905A (en) * 2021-09-09 2022-01-11 华能汕头风力发电有限公司 Comprehensive analysis method for booster station auxiliary control system
CN114033714B (en) * 2021-11-17 2023-08-25 中国核动力研究设计院 Pump speed adjusting and controlling method and system for main water supply pump of nuclear power plant
KR102499315B1 (en) * 2022-01-11 2023-02-13 주식회사 유앤유 System for Controlling Pressure of Waterworks

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002130202A (en) * 2000-10-30 2002-05-09 Kawasaki Steel Corp Servo valve control method and device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002130202A (en) * 2000-10-30 2002-05-09 Kawasaki Steel Corp Servo valve control method and device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102281169B1 (en) 2020-11-27 2021-07-23 주식회사 이치코퍼레이션 An Apparatus For Interlocked Management of Line Water Booster Station Using IoT

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