KR102663186B1 - 집진기 제어 시스템 - Google Patents

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KR102663186B1
KR102663186B1 KR1020230119960A KR20230119960A KR102663186B1 KR 102663186 B1 KR102663186 B1 KR 102663186B1 KR 1020230119960 A KR1020230119960 A KR 1020230119960A KR 20230119960 A KR20230119960 A KR 20230119960A KR 102663186 B1 KR102663186 B1 KR 102663186B1
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Abstract

집진기 제어 시스템에 있어서, 복수의 챔버를 포함하는 집진기; 상기 집진기와 연결되어 입출력 값을 제어하는 PLC; 및 상기 PLC와 네트워크적으로 연결되어 상기 집진기의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

집진기 제어 시스템 {Dust collector control system}
본 발명은 집진기 제어 시스템에 있어서, 보다 구체적으로 복수의 챔버를 포함하는 집진기와 연결되어 입출력 값을 제어하는 PLC 및 이를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 집진기 제어 시스템에 관한 것이다.
공기질 향상과 환경 보호를 위한 공정 중 하나로서, 다양한 산업 분야에서 집진기(dust collector) 사용이 일반화되어 있으며, 이와 같은 집진기는 공기 중의 미세먼지, 오염물질, 그외 다른 입자들을 제거하여, 특히 제조업 등에서 공기 오염을 방지하는데 중요한 역할을 한다.
일반적으로 집진기는 복수의 챔버로 구성되며, 각 챔버에는 오염된 공기를 흡입하고 필터링하여 오염물질을 제거한 후 깨끗한 공기를 배출하는 시스템이 구성되어 있다. 이런 시스템은 주로 PLC(Programmable Logic Controller)를 통해 자동화되어 있으며, PLC는 챔버의 동작을 제어하고 모니터링하는 역할을 한다.
그러나, 종래 집진기 제어 시스템들은 각 챔버의 동작 상태를 실시간으로 모니터링하고 조절하는 것이 어려워 관리자가 현재 집진기의 동작 상태를 식별하는데 있어 제한적이기에 필요한 경우 적절한 제어 조치를 취하는 데 한계가 있으며, 각 챔버의 압력 손실을 모니터링하고 이에 따라 시스템의 동작을 조절하는 것이 복잡하여, 증가된 압력 손실로 인하여 여과필터의 효율이 떨어져 집진기의 성능이 저하되는 문제점이 존재하며, 사용자의 입력에 따라 시스템의 동작을 제어하는 인터페이스가 부족하여 사용자가 시스템의 동작을 쉽게 제어하고 모니터링할 수 있는 방법이 제한적이다.
따라서 이러한 문제점들을 해결하고, 사용자가 집진기의 동작을 쉽게 모니터링하고 제어할 수 있도록 하는 향상된 집진기 제어 시스템이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 집진기의 상태를 실시간으로 확인하고, 집진기가 효과적으로 동작하도록 집진기를 구성하는 각각의 챔버의 동작을 제어할 수 있으며, 각 챔버의 압력손실 및 측정되는 현재 압력값을 모니터링하여 이에 따라 동작을 조절하도록 하여 집진기의 효율성을 향상시키고 성능저하를 저감하는 집진기 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템에 있어서, 복수의 챔버를 포함하는 집진기; 상기 집진기와 연결되어 입출력 값을 제어하는 PLC; 및 상기 PLC와 네트워크적으로 연결되어 상기 집진기의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 챔버를 구성하는 각각의 챔버는 먼지를 포함한 제1공기가 유입되는 흡입팬; 상기 흡입팬으로부터 유입되는 상기 제1공기의 풍량을 조절하는 댐퍼; 상기 제1공기를 여과하여 집진하도록 하는 여과필터; 상기 여과필터를 통과한 제2공기에서의 압력손실을 측정하는 압력센서; 및 상기 제2공기가 유출되는 흡기팬;을 포함하며, 상기 복수의 챔버는 제1챔버를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 집진기의 동작 상태를 표시하고 이를 제어하기 위한 터치패널 및 사용자입력을 수신하는 사용자입력부를 포함하며, 상기 터치패널은 상기 사용자입력부로부터 상기 집진기의 동작을 시작하는 제1사용자입력을 수신하면 PLC의 정상동작 여부, PLC를 통해 상기 복수의 챔버 각각에 전달되는 전원 연결상태 및 상기 PLC와의 통신상태를 제1상태창을 표시하며, 상기 터치패널은 상기 사용자입력부로부터 복수의 챔버 각각에 대한 동작상태의 표시 및 제어를 위한 제2사용자입력을 수신하면 상기 복수의 챔버 각각에 대한 상기 압력센서로부터 측정된 압력손실값 및 댐퍼의 개폐여부를 알리는 제2상태창을 표시하며, 상기 컨트롤러는 기 설정된 제어값을 통해 상기 집진기가 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 사용자입력부로부터 상기 제1챔버를 기 설정된 제1압력손실값으로 동작하도록 하는 제3사용자입력을 수신하면 PID제어를 통해 상기 제1챔버가 상기 제1압력손실값을 유지하도록 상기 제1챔버 내 마련된 제1댐퍼 및 제1흡입팬의 동작을 제어하며, 상기 제어부는 상기 사용자입력부로부터 상기 제1챔버를 기 설정된 제1시간 범위에서 동작하도록 하는 제3사용자입력을 수신하면 PID제어를 통해 상기 제1챔버가 상기 제1압력손실값을 상기 제1시간 범위에서 유지하도록 상기 제1챔버 내 마련된 제1댐퍼 및 제1흡입팬의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 복수의 챔버 각각의 동작을 구현 시 챔버 내 상기 여과필터의 내구성이 향상되도록 하기의 [수학식1]에 기초하여 도출된 시간으로 상기 제1압력손실값에 도달하도록 시작동작을 구동하도록 제어하며,
[수학식1]
상기 수학식1에서 T는 기 설정된 상기 제1압력손실값(mmH2O)에 도달하기 까지의 구동시간을 의미하며, T0는 기 설정된 상기 제1압력손실값(mmH2O)에 도달하기 까지의 표준 구동시간을 의미하며, Pt는 목표인 상기 제1압력손실값(mmH2O)을 의미하며, Pc는 현재 압력손실값(mmH2O)을 의미하며, Pm은 상기 여과필터에서의 허용가능한 최대 압력손실값(mmH2O)를 의미하며, k는 상기 여과필터의 재질에 따른 기 설정된 내구성지수를 의미하며, d는 상기 여과필터의 두께(mm)를 의미하며, S는 상기 여과필터가 분리할 수 있는 입자의 크기를 의미하며(micron meter), C0는 상기 여과필터의 기대수명(year)을 의미하며, Ct는 챔버내 설치된 상기 여과필터의 사용기간(year)을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 집진기의 상태를 실시간으로 확인하고, 집진기가 효과적으로 동작하도록 집진기를 구성하는 각각의 챔버의 동작을 제어할 수 있으며, 각 챔버의 압력손실 및 측정되는 현재 압력값을 모니터링하여 이에 따라 동작을 조절하도록 하여 집진기의 효율성을 향상시키고 성능저하를 저감하는 집진기 제어 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템의 개략적 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템의 구체적 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템에서 PLC의 동작상태를 표시하는 제1상태창을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템에서 각각의 챔버의 동작상태를 표시하는 제2상태창을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 이하의 실시예에 설명된 구성 또는 작용으로만 한정되지는 않는다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에서, '구성되다', '포함하다', '가지다' 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서, '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 복수의 요소 중 적어도 하나(at least one)는, 복수의 요소 전부 뿐만 아니라, 복수의 요소 중 나머지를 배제한 각 하나 혹은 이들의 조합 모두를 지칭한다. 또한, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된 (designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것 만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 이는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해, 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템의 개략적 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템의 구체적 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템에서 PLC의 동작상태를 표시하는 상태창을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템에서 각각의 챔버의 동작상태를 표시하는 상태창을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 집진기 제어 시스템은 복수의 챔버를 포함하는 집진기(100), 집진기(100)와 연결되어 입출력 값을 제어하는 PLC(200) 및 PLC(200)와 네트워크적으로 연결되어 집진기(100)의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 집진기(100)는 공기 중의 미세먼지, 오염물질, 그외 다른 입자들을 제거하는 역할을 하며, 주로 제조업, 특히 목공, 금속 가공, 화학 처리 등과 같은 공정에서 발생하는 공기 오염을 방지하는데 사용되며 이를 통해 작업현장에서의 건강상 위험을 줄이고, 시설 내의 공기질을 향상시키는데 도움을 준다.
한편, 본 발명에 따른 집진기(100)는 구조와 기능에 따라 여러 유형으로 분류될 수 있고, 예컨대 공기를 흡입하고, 필터를 통해 오염물질을 제거하고, 필터링된 공기를 배출하는 필터형 집진기, 공기의 회전 운동을 이용하여 먼지와 다른 입자들을 공기로부터 분리하는 싸이클론 집진기, 공기 중의 오염물질을 분리하기 위해 전기적 인력을 사용하는 전기 집진기를 포함할 수 있으며, 이 외에도, 공기 질을 향상시킬 수 있는 모든 유형의 집진기를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 필터형 집진기를 전제로 하여 기재하나 이에 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PLC(Programmable Logic Controller)는 집진기(100)와 연결되어 집진기(100)의 동작을 제어하도록 하는 각종 입출력 값을 제어하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 PLC(200)는 산업용 컴퓨터의 한 형태로, 특정 작업이나 프로세스를 제어하는데 구현될 수 있으며, 하나 이상의 입력 인터페이스를 통해 실시간 데이터를 수집하고, 이 데이터를 기반으로 프로그래밍된 로직에 따라 출력을 제어할 수 있으며, 이를 통해 시스템의 동작을 제어하고 모니터링하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 PLC(200)는 일반적으로 CPU, 메모리, 전력 공급 장치, 그리고 여러 입출력(I/O) 인터페이스로 구현될 수 있고, PLC(200) 내에 마련된 CPU는 프로그램 명령어를 해석하고 실행하며, 메모리는 프로그램 명령어와 데이터를 저장하고, PLC(200)는 사용자가 미리 정의한 프로그램에 따라 동작하며, 예컨대, 사용자로부터 입력신호를 받고, 이에 대응한 출력 신호를 통해 외부구성을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 PLC(200)는 스위치, 릴레이, 타이머 등을 제어하는데 사용되는 디지털 입력/출력 및 센서, 변환기 등에서 연속적인 값을 받거나 보내는 데 사용되는 아날로그 입력/출력을 모두 포함할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 PLC(200)는 다양한 산업 통신 표준(예: Modbus, Profibus, Ethernet/IP 등)을 지원하며, 이를 통해 다른 외부 PLC나 컴퓨터, HMI(사람-기계 인터페이스), SCADA(감시 제어 및 데이터 수집) 시스템과 통신하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 프로그래밍에는 IEC 61131-3 표준에 따라 정의된 Ladder Diagram (LD), Structured Text (ST), Instruction List (IL), Sequential Function Chart (SFC) 및 Function Block Diagram (FBD)으로 기능이 구현되도록 작성될 수 있다. 이 외에도, 본 발명에 따른 PLC 프로그래밍은 집진기(100) 제어 시스템의 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있는 모든 프로그래밍 언어를 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명에서는 원격 터미널 유닛(RTU) 또는 PLC와 같은 필드 장치에서 데이터를 수집하고, 이를 사용자에게 표시하며, 사용자의 명령을 필드 장치로 전달하도록 하는 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 소프트웨어 패키지 또는 필드 장치의 실시간 데이터를 받아서 프로그램된 로직에 따라 출력을 제어하여 이를 통해 장치의 동작을 제어하는 PLC (Programmable Logic Controller) 프로그램을 통해 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 챔버를 구성하는 각각의 챔버는 먼지를 포함한 제1공기가 유입되는 흡입팬(110), 흡입팬(110)으로부터 유입되는 제1공기의 풍량을 조절하는 댐퍼, 제1공기를 여과하여 집진하도록 하는 여과필터(120), 여과필터(120)를 통과한 제2공기에서의 압력손실을 측정하는 압력센서(130) 및 제2공기가 유출되는 흡기팬(140)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡입팬(110)은 공기를 특정 방향으로 이동시키는 역할을 하며, 본 발명에 따른 흡입팬(110)은 블레이드를 회전시키는 모터에 의해 구동되고 블레이드의 회전에 의해 공기가 팬으로 흡입되고 이후 팬을 통해 밖으로 배출되도록 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 흡입팬(110)은 집진기 챔버 내에서 사용되며, 특히 먼지를 포함한 제1공기가 유입되는 곳에 위치하여 제1공기를 챔버 내로 흡입하는 역할을 하며, 이를 통해 공기 중의 먼지가 챔버 내의 여과필터(120)를 통과하도록 하는 역할을 한다.
한편, 본 발명에 따른 흡입팬(110)은 PLC(200)와 연결되어 동작이 제어되며, 사용자가 입력하는 입력값 또는 설정값 등에 대응하여 PLC(200)는 흡입팬(110)의 동작을 제어하며 이를 통해 공기의 흡입률을 조절하여 챔버 내의 압력을 일정 수준으로 조절할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼는 공기흐름을 조절하거나 차단하는 장치로서, 다양한 HVAC 시스템이나 가스 유동 시스템에서 널리 사용된다. 일반적으로 댐퍼는 공기 흐름 경로에 위치하며, 회전 또는 슬라이드 메커니즘을 이용하여 열리거나 닫히는 판 또는 밸브로 구성된다. 이러한 움직임에 따라 공기 흐름은 조절되거나 완전히 차단될 수 있다.
본 발명에서의 댐퍼는 집진기(100)의 챔버에 위치하며, 흡입팬(110)으로부터 유입되는 제1공기의 풍량을 조절하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 댐퍼는 흡입팬(110)에 의해 흡입된 공기의 흐름을 제어하여, 따라서 챔버 내의 압력을 조절하여 공기 중의 먼지가 여과필터(120)를 통해 효과적으로 제거되도록 하여 집진기(100)의 효율성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 댐퍼는 PLC(200)와 연결되어 동작이 제어되며, 사용자입력에 대응하여 댐퍼의 개폐 상태를 제어하여 제1공기의 풍량을 조절하며, 이때 PID 제어를 통해 동작이 제어될 수 있으며 이를 통해 챔버의 압력이 사용자가 설정한 압력손실 값에 따라 동작하도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 여과필터(120)는 공기 중의 먼지와 다른 입자를 걸러내는 역할을 하며, 본 발명에 따른 여과필터(120)는 다양한 유형을 포함할 수 있으며, 집진기(100)가 설치된 환경에 대응하여 여과되는 주된 물질 등에 따라 마련될 수 있으며, 여과필터(120)는 공기 흐름 경로에 위치하며, 공기가 이를 통과할 때 먼지와 다른 입자를 걸러냄으로써 집진이 완료된 공기를 제공하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 여과필터(120)는 집진기(100)의 각 챔버에 위치하며, 흡입팬(110)으로부터 유입되는 제1공기를 여과하고 먼지를 집진하는 역할을 하며, 필터를 통과한 공기는 제2공기라 명명하며, 이 공기의 압력손실은 후술할 챔버 내에 마련된 압력센서(130)에 의해 측정되고 이는 PLC(200)로 송신될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 여과필터(120)의 효율은 먼지 입자 크기, 필터의 재질, 필터의 구조 등 다양한 요소에 의해 결정될 수 있으며, 각 현장에 최적화된 여과필터(120)를 선택함으로써 집진기(100)의 효율을 향상시키고 필터를 통과한 공기의 압력손실을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서(130)는 환경에서의 압력을 감지하고 해당 압력값을 전기 신호로 변환하며, 집진기(100)의 작동상태를 모니터링하여 시스템의 성능을 향상시키는 역할을 하며, 본 발명에 따른 압력센서(130)는 구조와 작동 원리, 측정 범위, 정밀도, 견고성 등에 대응하여 다양한 유형으로 구현될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 압력센서(130)는 집진기(100)의 각 챔버에서 필터를 통과한 공기의 압력 손실을 측정하며, 즉, 여과필터(120)를 통과한 제2공기에서의 압력 손실을 측정하며, 이를 PLC(200)로 송신하여 이를 통해 컨트롤러(300)에 표시하여 작업자가 집진기(100)의 동작을 적절하게 제어하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서(130)는 이음선 없는 전기 용접에 의해 밀봉된 감압 챔버를 포함하는 감압식 압력센서, 압력에 따라 전기 저항이 변하는 파이조레지스티브 압력센서, 압력 변화에 따른 변위를 측정하는 캐패시티브 압력센서 등을 포함할 수 있고, 본 발명에서 사용되는 압력센서의 구체적인 유형은 설계 요구 사항과 작동 조건에 따라 다양하게 마련될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 고온 또는 고압 조건에서 주로 사용되는 감압식 압력센서를 전제로 하나, 이에 권리범위가 한정되는 것은 아니며 압력의 변화를 측정할 수 있는 모든 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤러(300)는 집진기(100)의 전반적인 작동을 제어하고 모니터링하는 기능을 수행하며, PLC(200)와 네트워크적으로 연결되어 PLC(200)를 통해 집진기(100)의 작동 상태를 모니터링하고 집진기(100)의 동작을 제어하도록 마련된다.
한편, 본 발명에 따른 컨트롤러(300)는 사용자입력을 받아 집진기(100)의 동작을 설정하고, 센서로부터의 정보를 해석하여 집진기(100)의 상태를 표시하거나 필요한 조치를 취하도록 마련되며, 컨트롤러(300)는 관리자가 집진기(100)의 동작을 보다 효율적으로 제어하기 위한 사용자 인터페이스를 포함하며, 이는 터치패널, 키패드, 또는 컴퓨터 프로그램을 통한 원격 제어 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 컨트롤러(300)는 터치패널(310)을 포함하고 있으며, 사용자입력부(320)로부터 집진기(100)의 동작을 시작하는 입력을 받을 수 있고, 또한 PLC(200)의 상태, 전원 연결 상태, 통신 상태 등을 모니터링하고 표시할 수 있으며, 사용자는 터치패널(310)을 통해 집진기(100)의 여러 챔버 각각에 대한 동작 상태를 확인하고 제어할 수 있고, 보다 구체적으로 컨트롤러(300)는 설정된 제어값을 통해 사용자의 입력에 따라 특정 챔버의 동작을 PID 제어를 통해 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널(310)은 사용자 입력을 수신하는 사용자입력부(320)를 포함한다. 한편, 본 발명에 따른 터치패널(310)은 사용자입력부(320)로부터 집진기(100)의 동작을 시작하는 제1사용자입력을 수신하면 PLC(200)의 정상동작 여부, PLC(200)를 통해 복수의 챔버 각각에 전달되는 전원 연결상태 및 PLC(200)와의 통신상태를 제1상태창(210)을 표시할 수 있다.
예컨대, 사용자가 집진기(100)의 작동을 시작하려고 할 때, 터치패널(310)은 사용자의 입력을 수신하고 PLC(200)에 이를 전달하고, PLC(200)를 통해 수신되는 정보를 통해 PLC(200)가 정상적으로 작동하고 있는 경우, 터치패널(310)은 "PLC 작동 중" 또는 이와 유사한 도면 및 메시지를 제1상태창(210)에 표시하고, PLC(200)가 집진기(100)와 통신 중인 경우, "PLC-집진기 통신 중" 또는 이와 유사한 도면 및 메시지를 표시하며, PLC(200)가 각 챔버에 전원을 제공하고 있는 경우, "챔버 전원 연결" 또는 이와 유사한 도면 및 메시지를 표시하여 사용자가 집진기(100)의 동작 상태를 직관적으로 알 수 있도록 이를 실시간으로 표시하고, 이에 기초하여 집진기(100)가 제어되도록 하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치패널(310)은 사용자입력부(320)로부터 복수의 챔버 각각에 대한 동작상태의 표시 및 제어를 위한 제2사용자입력을 수신하면 복수의 챔버 각각에 대한 압력센서(130)로부터 측정된 압력손실값 및 댐퍼의 개폐여부를 알리는 제2상태창(220)을 표시할 수 있다.
예컨대, 관리자가 특정 챔버의 압력손실 값을 확인하려는 경우, 관리자는 이에 대한 요청을 제2사용자입력으로 터치패널(310)에 입력하고, 터치패널(310)은 이 입력을 수신하여 해당 챔버의 압력센서(130)에 연결하여 압력손실 값을 측정하며, 측정된 압력손실 값은 제2상태창(220)에 표시되고 이를 통해 관리자는 해당 챔버의 동작상태를 확인할 수 있다. 이때 제2상태창(220)에는 해당 챔버 내 마련된 댐퍼의 개폐 상태가 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤러(300)는 기 설정된 제어값을 통해 집진기(100)가 동작하도록 제어하는 제어부(330)를 포함한다.
본 발명에 따른 제어부(330)는 집진기(100)의 제반 구성들이 동작하기 위한 제어를 수행할 수 있다. 제어부(330)는 이러한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 제어프로그램(혹은 인스트럭션)과, 제어프로그램이 설치되는 비활성의 메모리, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리 및 로드 된 제어프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)를 포함할 수 있다. 또한, 이와 같은 제어프로그램은 컨트롤러(300) 외에도 다른 외부의 전자장치에도 저장될 수 있다.
제어프로그램은 BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 응용프로그램은, 컨트롤러(300)의 제조 시에 컨트롤러(300)에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 컨트롤러(300)에 설치될 수 있다. 응용프로그램의 데이터는, 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부 서버로부터 컨트롤러(300)에 다운로드 될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제어부(330)는 device, S/W module, circuit, chip 등의 형태 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(330)는 사용자입력부(320)로부터 제1챔버를 기 설정된 제1압력손실값으로 동작하도록 하는 제3사용자입력을 수신하면 PID제어를 통해 제1챔버가 제1압력손실값을 유지하도록 제1챔버 내 마련된 제1댐퍼 및 제1흡입팬의 동작을 제어할 수 있다.
예컨대, 사용자가 제1챔버의 압력손실 값을 특정 값(제1압력손실값)으로 유지하고자 하는 명령을 제3사용자입력으로 제어부(330)에 전달하면, 제어부(330)는 이 명령을 받아들이고, PID제어 메커니즘을 이용해 제1챔버의 압력손실 값을 제1압력손실값으로 유지하도록 제어하며, 이는 제1댐퍼와 제1흡입팬의 작동을 제어함으로써 이루어진다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(330)는 제1압력손실값을 유지하기 위해 필요한 제1댐퍼의 개폐 정도와 제1흡입팬의 속도를 계산하고, 이에 따라 제1댐퍼와 제1흡입팬을 제어하여 제1챔버의 압력손실 값이 사용자가 설정한 제1압력손실값을 유지하도록 하며, 이를 통해 관리자의 입력에 따라 특정 챔버의 작동 상태를 실시간으로 제어하고 조절하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(330)는 사용자입력부(320)로부터 제1챔버를 기 설정된 제1시간 범위에서 동작하도록 하는 제3사용자입력을 수신하면 PID제어를 통해 제1챔버가 제1압력손실값을 제1시간 범위에서 유지하도록 제1챔버 내 마련된 제1댐퍼 및 제1흡입팬의 동작을 제어할 수 있다.
예컨대, 사용자가 제1챔버의 압력손실 값을 특정 값(제1압력손실값)으로 제1시간 범위 동안 유지하고자 하는 명령을 제3사용자입력으로 제어부(330)에 전달하면, 제어부(330)는 이 명령을 받아들이고, PID제어 메커니즘을 이용해 제1챔버의 압력손실 값을 제1압력손실값으로 제1시간 범위 동안 유지하도록 제1댐퍼와 제1흡입팬의 작동을 제어함으로써 이루어진다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(330)는 제1압력손실값을 제1시간 범위 동안 유지하기 위해 필요한 제1댐퍼의 개폐 정도와 제1흡입팬의 속도를 계산하고, 이에 따라 제1댐퍼와 제1흡입팬을 제어하여 제1챔버의 압력손실 값이 사용자가 설정한 제1압력손실값을 제1시간 범위 동안 유지하도록 하며, 이를 통해 관리자의 입력에 따라 특정 챔버의 작동 상태를 실시간으로 제어하고 조절하는 역할을 수행한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(330)는 복수의 챔버 각각의 동작을 구현 시 챔버 내 여과필터(120)의 내구성이 향상되도록 하기의 수학식1에 기초하여 도출된 시간으로 제1압력손실값에 도달하도록 시작동작을 구동하도록 제어할 수 있다.
[수학식1]
상기 수학식1에서 T는 기 설정된 제1압력손실값(mmH2O)에 도달하기 까지의 구동시간을 의미하며, T0는 기 설정된 제1압력손실값(mmH2O)에 도달하기 까지의 표준 구동시간을 의미하며, Pt는 목표인 제1압력손실값(mmH2O)을 의미하며, Pc는 현재 압력손실값(mmH2O)을 의미하며, Pm은 여과필터(120)에서의 허용가능한 최대 압력손실값(mmH2O)를 의미하며, k는 여과필터(120)의 재질에 따른 기 설정된 내구성지수를 의미하며, d는 여과필터(120)의 두께(mm)를 의미하며, S는 여과필터(120)가 분리할 수 있는 입자의 크기를 의미하며(micron meter), C0는 여과필터(120)의 기대수명(year)을 의미하며, Ct는 챔버내 설치된 여과필터(120)의 사용기간(year)을 의미한다. 즉, 본 발명에 따른 수학식1은 목표하는 여과필터(120)가 분리 가능한 입자의 크기가 작고, 사용기간이 누적될 수록, 또한 목표하는 압력손실값이 크고, 여과필터(120)의 두께가 두꺼워질수록 도달하는데 까지의 시간이 길어지도록 하여 여과필터(120)의 내구성 손상을 저감하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 내구성지수는 상술한 바와 같이 여과필터(120)의 재질에 따라 정해질 수 있으며, 필터재질의 내구성이 좋을수록 k값이 작아지도록 설정되어 목표하는 압력손실값에 도달하는데 까지의 시간이 짧아지도록 하여 효율성을 향상시키며, 내구성이 낮을수록 k값이 커지도록 설정되어 목표하는 압력손실값에 도달하는데 까지의 시간이 길어지도록 하여 내구성의 손상을 저감하도록 할 수 있다. 이때 지수함수의 값이 커질수록 급격히 변화하는 성질을 반영하여 내구성이 낮은 민감한 필터일수록 구동시간이 급격히 커지도록 하여 내구성 향상을 목표로 한 구동이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 내구성지수는 내구성이 높으며 습기에 대한 저항성이 높은 폴리에스터(Polyester) 재질인 경우에 k값이 3, 이후 내구성이 작아지는 순으로 폴리프로필렌(Polypropylene)의 k값이 3.2, 유리섬유(Glass Fiber)의 k값이 3.4, 셀룰로스(Cellulose)의 k값이 3.8로 설정될 수 있으며, 민감도가 높을수록 k값은 이에 대응하여 더욱 큰 값을 가지도록 설정될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 집진기
110: 흡입팬
120: 여과필터
130: 압력센서
140: 흡기팬
200: PLC
210: 제1상태창
220: 제2상태창
300: 컨트롤러
310: 터치패널
320: 사용자입력부
330: 제어부

Claims (3)

  1. 집진기 제어 시스템에 있어서,
    복수의 챔버를 포함하는 집진기;
    상기 집진기와 연결되어 입출력 값을 제어하는 PLC; 및
    상기 PLC와 네트워크적으로 연결되어 상기 집진기의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 복수의 챔버를 구성하는 각각의 챔버는 먼지를 포함한 제1공기가 유입되는 흡입팬; 상기 흡입팬으로부터 유입되는 상기 제1공기의 풍량을 조절하는 댐퍼; 상기 제1공기를 여과하여 집진하도록 하는 여과필터; 상기 여과필터를 통과한 제2공기에서의 압력손실을 측정하는 압력센서; 및 상기 제2공기가 유출되는 흡기팬;을 포함하며,
    상기 복수의 챔버 중 어느 하나인 제1챔버를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 집진기의 동작 상태를 표시하고 이를 제어하기 위한 터치패널 및 사용자입력을 수신하는 사용자입력부를 포함하며,
    상기 터치패널은 상기 사용자입력부로부터 상기 집진기의 동작을 시작하는 제1사용자입력을 수신하면 PLC의 정상동작 여부, PLC를 통해 상기 복수의 챔버 각각에 전달되는 전원 연결상태 및 상기 PLC와의 통신상태를 제1상태창을 표시하며,
    상기 터치패널은 상기 사용자입력부로부터 복수의 챔버 각각에 대한 동작상태의 표시 및 제어를 위한 제2사용자입력을 수신하면 상기 복수의 챔버 각각에 대한 상기 압력센서로부터 측정된 압력손실값 및 댐퍼의 개폐여부를 알리는 제2상태창을 표시하며,
    상기 컨트롤러는 기 설정된 제어값을 통해 상기 집진기의 동작을 제어하도록 하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 사용자입력부로부터 상기 제1챔버를 기 설정된 제1압력손실값으로 동작하도록 하는 제3사용자입력을 수신하면 PID제어를 통해 상기 제1챔버가 상기 제1압력손실값을 유지하도록 상기 제1챔버 내 마련된 제1댐퍼 및 제1흡입팬의 동작을 제어하며,
    상기 제어부는 상기 사용자입력부로부터 상기 제1챔버를 기 설정된 제1시간 범위에서 동작하도록 하는 제3사용자입력을 수신하면 PID제어를 통해 상기 제1챔버가 상기 제1압력손실값을 상기 제1시간 범위에서 유지하도록 상기 제1챔버 내 마련된 제1댐퍼 및 제1흡입팬의 동작을 제어하며,
    상기 제어부는 하기의 [수학식1]에 기초하여 도출된 시간으로 상기 제1챔버가 상기 제1압력손실값에 도달하도록 시작동작을 구동하도록 제어하며,

    [수학식1]
    상기 수학식1에서 T는 기 설정된 상기 제1압력손실값(mmH2O)에 도달하기 까지의 구동시간을 의미하며, T0는 기 설정된 상기 제1압력손실값(mmH2O)에 도달하기 까지의 표준 구동시간을 의미하며, Pt는 목표인 상기 제1압력손실값(mmH2O)을 의미하며, Pc는 현재 압력손실값(mmH2O)을 의미하며, Pm은 상기 여과필터에서의 허용가능한 최대 압력손실값(mmH2O)를 의미하며, k는 상기 여과필터의 재질에 따른 기 설정된 내구성지수를 의미하며, d는 상기 여과필터의 두께(mm)를 의미하며, S는 상기 여과필터가 분리할 수 있는 입자의 크기를 의미하며(micron meter), C0는 상기 여과필터의 기대수명(year)을 의미하며, Ct는 챔버내 설치된 상기 여과필터의 사용기간(year)을 의미하는 것을 특징으로 하는 집진기 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001038128A (ja) * 1999-08-03 2001-02-13 Nippon Steel Corp 換気集塵機制御方法
KR102032900B1 (ko) * 2019-07-24 2019-10-16 주식회사 에이치에이씨 센서 데이터를 이용한 사물인터넷 기반의 스마트집진기 시스템
KR102191536B1 (ko) * 2019-08-07 2020-12-16 주식회사 해밀 집진기용 풍압 자동가변장치

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