KR102636373B1 - 유송사고 방지형 계측제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유송사고 방지형 계측제어 시스템에 관한 것으로서, 오수중계 계류지에 설치되는 펌프; 오수중계 계류지에 설치되는 수위센서; 상기 펌프의 작동제어신호를 출력시키는 PLC; 상기 펌프를 구동시키는 구동드라이버 회로; 상기 펌프의 작동 전원을 제어시키는 시퀀스 제어회로를 포함하며, 상기 수위센서의 신호를 전달받아 상기 PLC와 구동드라이버 회로, 시퀀스 제어회로에 상기 수위센서 신호를 순차 전달하는 논리 회로부를; 포함하여 구성되어, PLC 및 구동 드라이버 회로, 시퀀스 제어에 의한 펌프의 상시 작동 상태를 확보하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여, 도서벽지 및 인적이 드문 곳에 설치되는 계측제어 시스템의 관리 및 점검이 어려움에 의해 발생되는 계측제어 시스템의 상태이상을 중앙조정실에서 모니터링 가능하면서, 계측제어 시스템의 상태이상 발생시 펌프의 대체 구동 수단을 제공함으로써, 계측제어 시스템의 상태이상을 수리할 수 있는 시간을 확보하게 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템이 제공되는 이점이 있다.

Description

유송사고 방지형 계측제어 시스템{Flow accident prevention type measurement and control system}

본 발명은 유송사고 방지형 계측제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상 하수도, 배수지, 수문, 오수 펌프장 등에 설치되는 펌프의 작동장치을 3중 강화 형성시킴으로써, 펌프의 작동 신뢰도를 향상시키는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 펌프는 오수중계펌프장 또는 배수 펌프장에 설치되는 장치로서, 어떤 배수 구역에서 유입된 원수나 오수를 다른 배수구역 또는 펌프장, 종말처리장으로 유송하는 경우, 자연 유하로서는 수두가 부족한 경우 설치된다.

계측제어 시스템은 이와 같은 펌프를 제어하기 위한 장치로서, 도서벽지 같은 곳의 인적이 드문 다양한 장소에 설치되어 상 하수도, 배수지, 수문, 오수 펌프장 등을 감시 및 제어하는 장치이다.

계측제어 시스템 내부에는 전력을 공급하는 기기들과 각종 센서의 정보를 얻어 제어하는 제어기기 등을 구비하고 있으며 정전에 대비하여 무정전 전원 장치 등을 포함한다.

이와 같은 계측제어 시스템은 주로 도서벽지 같은 인적이 드문 곳에 설치되는데, 이에 따라 관리가 소홀하고 주위 환경에 노출되어 심하게 에이징되는 문제점이 있다.

이와 같은 에이징은 주로 맨홀 펌프장에서 발생되는 메탄가스로 인하여 발생되며, 상기 메탄가스는 계측제어 시스템의 성능이 현저히 떨어뜨리거나 미 동작시키는 장애를 발생시킨다.

이에 따라, 펌프의 효율적 관리와 감시 및 진단을 위하여 계측제어 시스템의 전력 및 기기의 동작상태 및 내부 환경 등을 잘 파악 할 필요가 있다.

이와 같은 계측제어 시스템이 고장 혹은 에러로 인하여 정상적으로 동작하지 않으면, 펌프의 작동불능으로 인해 물이 제대로 배수되지 못하여 큰 침수 피해를 발생시키는 문제점이 있다.

따라서, 계측제어 시스템의 미 동작을 파악하여 펌프의 작동을 감시하고, 작동 불능 상태를 방지하는 장치의 필요성이 대두되고 있다.

대한민국 등록특허 101670226 오동작방지 맨홀펌프장 수위감지 스위치는 펌프장 내부로 유입되는 오수에 포함된 이물질이 수위감지 스위치에 부착되지 않도록 수위감지 스위치를 구성하여, 오수의 수위에 따라 위치를 정확하게 감지하여 수중모터를 동작시켜 오수를 실시간으로 이송함으로써, 종래 이물질이 부착되어 스위치 기능이 상실됨에 따라 수중펌프가 동작 되지 않아 오수가 펌프장의 맨홀뚜껑으로 역류하는 현상이 방지하는 장치로서 의의가 있으나, 계측제어 시스템의 고장에 대한 대비로서는 미흡한 문제점이 있다.

[0001] 대한민국 등록특허 101670226 오동작방지 맨홀펌프장 수위감지 스위치

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도서벽지 및 인적이 드문 곳에 설치되는 계측제어 시스템의 관리 및 점검이 어려움에 의해 발생되는 계측제어 시스템의 상태이상을 중앙조정실에서 모니터링 가능하면서, 계측제어 시스템의 상태이상 발생시 펌프의 대체 구동 수단을 제공함으로써, 계측제어 시스템의 상태이상을 수리할 수 있는 시간을 확보하게 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 오수중계 계류지의 수위를 조절하기 위하여 설치되는 펌프를 제어하는 계측제어 시스템에 있어서, 상기 오수중계 계류지에 설치된 수위센서의 신호를 전달받아 상기 펌프의 작동제어신호를 출력시키는 PLC; 상기 수위센서의 신호를 전달받아 상기 펌프를 구동시키는 구동드라이버 회로; 상기 수위센서의 신호를 전달받아 상기 펌프를 강제 구동시키는 시퀀스 제어회로; 상기 PLC에 상기 펌프의 제어권한을 우선 전달시키고 상기 PLC의 작동제어신호를 피드백 받으며, 상기 PLC 제어신호의 피드백이 없으면 상기 구동드라이버 회로에 상기 펌프의 제어권한을 전달시키고 상기 구동드라이버 회로의 출력신호를 피드백 받으며, 상기 구동드라이버 회로의 출력신호 피드백이 없으면 상기 시퀀스 제어회로에 상기 펌프의 제어권한을 전달시켜 상기 펌프를 강제 구동시키는 논리 회로부를; 포함하여 구성되어, PLC 및 구동 드라이버 회로, 시퀀스 제어의 3중 순차 구동에 의한 펌프 작동 신뢰도를 확보하는 것을 특징으로 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템을 기술적 요지로 한다.

본 발명은 또한, 상기 논리 회로부는 상기 PLC의 작동제어신호가 피드백되지 않으면, 외부 관리 서버로 PLC 고장정보를 전달하여 PLC의 신속한 수리가 이루어지도록 함으로써, 상기 구동 드라이버 회로 또는 시퀀스 제어회로에 의한 모터 구동 시간을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템으로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 논리 회로부는 주기적으로 상기 PLC와 구동 드라이버 회로, 시퀀스 제어회로의 작동 테스트 신호를 출력시켜 펌프의 작동 여부를 감시하고, 이를 외부 관리서버로 전달하여, 펌프 작동 신뢰도를 확보하는 것을 특징으로 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템으로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 논리 회로부는 상기 구동 드라이버 회로의 작동시 상기 PLC 리셋 신호를 출력시켜, 상기 PLC가 리셋 구동되게 하는 것을 특징으로 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템으로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 논리 회로부는 상기 시퀀스 제어회로의 작동시 상기 PLC와 구동 드라이버 회로에 리셋 신호를 주기적으로 출력시켜, 상기 PLC 또는 구동 드라이버 회로의 비상 구동이 진행되게 하는 것을 특징으로 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템으로 되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명에 의하여, 도서벽지 및 인적이 드문 곳에 설치되는 계측제어 시스템의 관리 및 점검이 어려움에 의해 발생되는 계측제어 시스템의 상태이상을 중앙조정실에서 모니터링 가능하면서, 계측제어 시스템의 상태이상 발생시 펌프의 대체 구동 수단을 제공함으로써, 계측제어 시스템의 상태이상을 수리할 수 있는 시간을 확보하게 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템이 제공되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시에 관한 시퀀스 다이어그램
도 2는 본 발명의 점검에 관한 시퀀스 다이어그램

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 도 1은 본 발명의 실시에 관한 시퀀스 다이어그램이며, 도 2는 본 발명의 점검에 관한 시퀀스 다이어그램이다.

도면에서 보여지는 바와 같이 발명은 유송사고 방지형 계측제어 시스템에 관한 것으로서, 펌프(60); 수위센서(50); PLC(20); 구동드라이버 회로(30); 시퀀스 제어회로(40); 논리 회로부(10)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 펌프(60)는 오수중계펌프장 또는 배수 펌프장 등에 설치되는 장치로서, 임의의 배수 구역에서 유입된 원수나 오수를 다른 배수구역 또는 다른 지역의 펌프장, 종말처리장으로 유송시킬 때, 자연 유하로서는 수두가 부족하여 유송이 곤란한 경우에 설치시키는 장치이다.

계측제어 시스템은 이와 같은 펌프(60)를 제어하기 위한 장치로서, 도서벽지 같은 곳의 인적이 드문 다양한 장소에 설치되는 상 하수도, 배수지, 수문, 오수 펌프장 등에서 펌프(60)의 작동을 감시 및 제어하게 된다.

상기 PLC(20)(Programmable Logic Controller)는 계측제어 시스템에 설치되는 컴퓨팅 장치로서, 오수중계 계류지 등에 설치되는 수위센서(50)에서 감지 신호를 받아 수위 정도를 판단하고, 상기 펌프(60)의 작동제어신호를 출력시킨다.

본 발명의 계측제어 시스템이 설치되는 오수중계 계류지 등에는 메탄가스의 발생이 필연적으로 뒤따르게 되는데, 이와 같이 맨홀 펌프 설치장소에서 발생되는 메탄가스로 인하여, 계측제어 시스템 내부의 전자 소자들이 부식하여 고장을 일으키는 경우가 빈번하다.

이와 같은 고장 부분이 펌프(60)를 작동시키는 PLC(20)인 경우에는 펌프(60)의 구동이 정지됨에 따라 오수의 역류 등과 같이 사고를 연속 발생시킴에 따라 사태를 급속하게 악화시키게 된다.

본 발명은 이와 같은 PLC(20)의 작동 불능에 대비하여 상기 수위센서(50)의 신호를 전달받아 상기 펌프(60)를 구동시키는 구동드라이버 회로(30)를 추가적으로 마련해 두고 있다.

상기 구동드라이버 회로(30)는 상기 PLC(20)의 기능 중 포함된 상기 펌프(60)를 구동시키기 위한 제어기능만을 독립적으로 수행하는 회로부로서, 상기 PLC(20)(Programmable Logic Controller)로 수위센서(50) 신호를 전달하였으나, PLC(20)(Programmable Logic Controller)(101)가 고장 혹은 통신 이상으로 인한 오류로 작동 정지되었을 때, 이를 감지하여 PLC(20)(Programmable Logic Controller)(101)에서 제어 권한을 전달받아 상기 펌프(60)를 구동시키는 제어기로 작동한다.

본 발명의 시퀀스 제어회로(40)는 상기 수위센서(50)의 신호를 전달받아 상기 펌프(60)에 작동 전원을 강제 연결시켜 강제 작동시키는 예비 회로부이다.

상기 시퀀스 제어회로(40)는 상기 구동드라이버 회로(30)에 문제가 발생 되면 상태를 확인하여 상기 수위센서(50)의 센싱 정보에 따라 펌프(60)의 기동을 강제로 온, 오프시키도록 구성된다.

본 발명의 논리 회로부(10)는 상기 PLC(20)와 구동드라이버 회로(30), 시퀀스 제어회로(40)에 제어권한을 순차 전달하여 펌프(60)를 구동시키기 위한 제어회로부이다.

이하 도 1을 참고하여 살펴보면, 상기 논리회로부는 상기 PLC(20)에 펌프(60)의 제어권한을 우선 전달시키고 상기 PLC(20)의 작동제어신호를 피드백 받으며, 상기 PLC 작동제어신호의 피드백이 없으면 상기 구동드라이버 회로(30)에 펌프(60)의 제어권한을 전달한다.

본 발명은 또한, 상기 PLC(20)의 작동제어신호가 피드백되지 않으면, FAULT 신호를 발생하여 램프 또는 소리로 PLC 고장을 알람시킨다.

상기 알람은 도 1에서 보여지는 바와 같이 외부 관리서버(70)로 PLC 고장정보를 전달하는 신호도 포함되어, PLC(20)의 신속한 고장수리가 이루어지도록 함으로써, 후술하는 상기 구동드라이버 회로(30) 또는 시퀀스 제어회로(40)에 의한 펌프 구동 시간이 최소화되도록 한다.

또한, 상기 알람에는 PLC(20)(Programmable Logic Controller)로 전달하는 통신이상 또는 시스템 에러 신호를 포함하여 PLC 상태가 확인되게 한 후, PLC 상태 이상으로 최종 확인되면 상기 구동드라이버 회로(30)로 제어 권한을 부여시켜, 상기 수위센서(50)의 신호에 따른 펌프(60)의 기동 조건에 따라 펌프(60)가 기동되게 한다.

본 발명의 상기 논리 회로부(10)는 이에 더하여, 도 1에서 보여지는 바와 같이 상기 구동드라이버 회로(30)의 작동시 상기 PLC 리셋 신호를 주기적으로 출력시켜, 외부 고장 수리 인원이 도착하기 전 상기 PLC(20)가 리셋되도록 자체 노력이 계속 시도되게 하는 특징이 있다.

상기 논리 회로부(10)는 또한 상기 구동드라이버 회로(30)의 출력신호 역시 피드백 받으며, 상기 구동드라이버 회로(30)의 출력신호 피드백이 없으면 상기 시퀀스 제어회로(40)에 상기 제어권한을 전달하여 상기 펌프(60)가 수위센서(50)의 신호에 따라 강제 구동되게 한다.

상기 논리 회로부(10)는 상기 시퀀스 제어회로(40)의 작동시에도 상기 PLC(20)와 구동드라이버 회로(30)에 리셋 신호를 주기적으로 출력시켜, 상기 PLC(20) 또는 구동드라이버 회로(30)의 비상 구동이 시도되게 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 비상 구동의 시도에 따라, 상기 논리 회로부(10)는 상기 리셋 신호에 따라 항상 상기 PLC(20)와 구동드라이버 회로(30), 시퀀스 제어회로(40)에 제어권한을 순차 전달하여 제어권한 순서가 재점검되게 하는 것이 바람직하다.

이상 같이 구성되는 본 발명에 의하면, PLC(20) 및 구동드라이버 회로(30), 시퀀스 제어회로(40)를 3중 순차 보완 구동시킴으로서, 수위센서(50)의 신호에 대한 펌프(60)의 작동 신뢰도를 확보하는 장치가 된다.

이에 따라 본 발명의 PLC(20)(Programmable Logic Controller) 제어 혹은 구동드라이버 회로(30)에 의해 상기 펌프(60)는 자동으로 기동되며, 수동 조작을 선택하여 ON / OFF 시킬 수도 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하여 PLC(20)와 구동드라이버 회로(30)가 통신 이상, 시스템 에러 등의 고장에 의해 일시적인 제어불능 상태가 되더라도 수위센서(50)에 의한 강제 운전으로 자동 전환됨에 따라 펌프(60)의 운전이 정지되는 사고가 방지되며, 고장 정보의 전달이 신속히 이루어지고, 고장 수리 전에도 자체 복구 시도가 자동으로 계속되는 이루어지는 장치가 제공되는 이점이 있다.

본 발명은 또한, 이와 같은 펌프 작동 신뢰도를 지속적으로 확보하기 위하여, 상기 논리 회로부(10)는 주기적으로 상기 PLC(20)와 구동드라이버 회로(30)와 시퀀스 제어회로(40)의 작동 테스트 신호를 출력시켜 펌프(60)의 작동 여부를 감시하고, 이를 외부 관리서버(70)로 전달하여, 펌프(60) 작동 안전이 확보되도록 한다.

이에 대한 일실시예를 살펴보면, 도 2에서 보여지는 바와 같이 상기 수위센서(50)에서 구동신호가 없는 경우, 상기 논리 회로부(10)는 주기적으로 상기 PLC(20) 및 상기 구동드라이버 회로(30)와 시퀀스 제어회로(40)의 작동 테스트 신호를 출력시키고, 각 출력단에는 상기 작동 테스트 신호와 연동하는 스위치를 마련하여 펌프(60)의 구동없이 펌프(60)의 작동 신호 여부만 감시되게 할 수 있다.

본 발명은 또한 도 2에서 보여지는 바와 같이 이와 같은 감시 결과를 외부 서버로 전달됨에 따라, 시스템 보존 상태가 항상 관리 감독하에 있게 할 수 있는 이점이 있다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10 : 논리 회로부
20 : PLC
30 : 구동드라이버 회로
40 : 시퀀스 제어회로
50 : 수위센서
60 : 펌프
70 : 외부 관리서버

Claims (5)

1. 오수중계 계류지의 수위를 조절하기 위하여 설치되는 펌프를 제어하는 계측제어 시스템에 있어서,
   상기 오수중계 계류지에 설치된 수위센서의 신호를 전달받아 상기 펌프의 작동제어신호를 출력시키는 PLC;
   상기 수위센서의 신호를 전달받아 상기 펌프를 구동시키는 구동드라이버 회로;
   상기 수위센서의 신호를 전달받아 상기 펌프를 강제 구동시키는 시퀀스 제어회로;
   상기 PLC에 상기 펌프의 제어권한을 우선 전달시키고 상기 PLC의 작동제어신호를 피드백 받으며, 상기 PLC의 작동제어신호의 피드백이 없으면 상기 구동드라이버 회로에 상기 펌프의 제어권한을 전달시키고 상기 구동드라이버 회로의 출력신호를 피드백 받으며, 상기 구동드라이버 회로의 출력신호 피드백이 없으면 상기 시퀀스 제어회로에 상기 펌프의 제어권한을 전달시켜 상기 펌프를 강제 구동시키는 논리 회로부를;
   포함하여 구성되며,
   상기 논리 회로부는
   상기 PLC의 작동제어신호가 피드백되지 않으면, 외부 관리 서버로 PLC 고장정보를 전달하여 PLC의 신속한 수리가 이루어지도록 하여 상기 구동 드라이버 회로 또는 시퀀스 제어회로에 의한 모터 구동 시간을 최소화시키고,
   주기적으로 상기 PLC와 구동 드라이버 회로, 시퀀스 제어회로의 작동 테스트 신호를 출력시켜 펌프의 작동 여부를 감시하고, 이를 외부 관리서버로 전달하여, 펌프 작동 신뢰도를 확보하며
   상기 구동 드라이버 회로의 작동시 상기 PLC의 리셋 신호를 출력시켜, 상기 PLC가 리셋 구동되게 하고,
   상기 시퀀스 제어회로의 작동시 상기 PLC와 구동 드라이버 회로에 리셋 신호를 주기적으로 출력시켜, 상기 PLC 또는 구동 드라이버 회로의 비상 구동이 진행되게 하여,
   상기 PLC의 작동 불능시 상기 구동 드라이버 회로와 시퀀스 제어회로로 펌프를 비상 구동시키면서, PLC 작동 불능 상태가 신속히 회복되게 하는 것을 특징으로 하는 유송사고 방지형 계측제어 시스템.
   
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