KR20010056918A

KR20010056918A - 수(水) 처리설비의 자동제어 시스템

Info

Publication number: KR20010056918A
Application number: KR1019990058600A
Authority: KR
Inventors: 이정수
Original assignee: 이정수; 주식회사신화에프에이시스템
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-07-04
Also published as: KR200182086Y1

Abstract

본 발명은 정수장, 하수 처리장, 폐수 처리장, 분뇨 처리장, 축산폐수 처리장 등과 같은 수(水) 처리설비의 유선원격 자동제어 시스템에 관한 것으로, 운전자로 하여금 수 처리장의 현장에서의 감시.조작 없이 중앙 통제실에서 컴퓨터 모니터 및 키보드를 통하여 수 처리장의 모든상태( 각종 펌프류의 가동상태, 각종 밸브류의 동작상태, 수배전설비의 운전 및 계측상태,각종 유량계.수위계.수질계.풍량계.풍속계.압력계.온도계.개도계 등등 )등을 감시하고 제어할 수 있도록 함으로써, 수 처리장에 투입되는 인력 및 시간을 절감함과 동시에 신속 정확하게 처리하여 수 처리장의 운영 및 유지관리 능률을 크게 향상시키고, 컴퓨터 모니터를 통해 그래픽 모니터링, 데이터 입.출력 관리기능, 메뉴운전 기능과 데이터 트랜드, 알람표시 기능 등을 표시하여 시스템 운영의 편리성 및 데이터 분석의 용이성을 제공하게 된다.

이와 같은 본 발명은 중앙 제어실 에서 모니터를 통해 현장의 상태, 감시, 제어를 담당하는 COS(CRT OPERATOR STATION), 각종 소프트웨어 및 프로그래밍을 담당하는 EWS(ENGINNERING WORK STATION)와 칼라 프린터를 이용하여 다중색으로 표시되는 경향감시 출력과 공정화면 출력용인 H/C(HARD COPIER), 현장에서 발생하는 경보 및 자체 소트트웨어 알람을 출력하는 알람부 및 일보.월보.년보를 출력하는 보고부와, 상기 COS 및 EWS와 장거리 통신을 행하는 PLC(PROGRAMMBLE LOGIC CONTROLLER)와 수처리장의 PLC와의 데이터 전송(TM/TC)을 위한 모뎀과, 전화/통신을 위한 셀렉터 스위치 및 라인 어레스터로 구성된 중앙 제어실과; 장거리에 위치한 현장 제어실과 한국통신 전용회선을 이용하여 유선 연결된 라인 어레스터 및 전화/통신을 위한 셀렉터 스위치, 현장 제어실의 PLC에 의해 제어되고 센싱되는 기동부로 구성된 필드 콘트롤 스테이션으로 구성함을 특징으로 한다.

Description

수(水) 처리설비의 자동제어 시스템 {Auto Control System of Water Treatment Facilities}

본 발명은 정수장, 하수 처리장, 폐수 처리장, 분뇨 처리장, 축산폐수 처리장 등과 같은 수(水) 처리설비의 자동제어 시스템에 관한 것이다.

종래에는 일반적으로 정수장, 하수 처리장, 폐수 처리장, 분뇨 처리장, 축산 처리장 등과 같은 수 처리장의 현장설비는 중앙 감시실로 부터 멀리 떨어진 장소에 설치되어 있어 처리과정이 진행중인 하.폐수 및 정수는 중앙 감시제어실의 표시판넬 및 스위치 보드를 통해서 감시 및 제어 될 수 있도록 하드웨어 적으로 시스템이 구축되어 있었다.

각각의 배수지 및 가압펌프, 중계펌프 등의 장거리에 위치한 시설은 위의 시설에서 부터 전송되는 데이터 신호를 전화선로를 이용하여 현장 감시제어장치를 통해 중앙 제어실에 설치된 표시판넬에 표시하는 시스템으로 입/출력 포인트가 정해져 있어 수 처리장의 내부 기기 증설 및 시스템 증설 시 별도의 유니트를 필요로 하는 경제적인 부담이 있고, 정해진 공간에 설치된 표시판넬의 표시부 증설에 한계성을 가지며, 수 처리설비의 운전상황, 현장 계측상황 등을 표시판넬의 램프나 인디게이터 등으로 단순 표시하는 정도이어서 수 처리설비의 장비고장 시 언제 고장이 발생했는지 또는 장비의 적절한 운전 시기 등을 알 수 없어 데이터 분석이 어려울 뿐 아니라 리포트 출력이 이루어지지 않아 장기적인 데이터 보관의 어려움이 뒤따르며, 특히 종래 시스템은 예를들어 설명한다면 중앙 감시실을 정수장 내로 하고, 정수된 물의 저장되는 장소를 배수지로 할 때 정수장과 배수지의 수위를 자동으로 맞출 수 있는 시설이 구축되어 있지 못하므로 별도의 수위자동 시스템을 별도로 구축해야 하며, 이에 따라 시설비의 증가를 가져오는 경제적 부담이 지대한 실정이다. 즉, 전화선을 이용하여 통신 데이터의 전송만이 이루어지므로 수 처리장과 중앙 제어실간의 상호 제어가 능률적으로 이루어지지 않는 문제점이 야기된다. 결국 종래의 시스템은 표시판넬의 램프 등을 통해 수 처리설비의 장비동작 상황 등을 단순 표시하는 정도이어서 수 처리장의 모든 장비동작의 정확한 상황을 인식할 수 없어 일목요연한 현황 및 데이터 추출이 어렵고, 시스템 운전을 통한 원격제어 역시 수월하지 못한 문제점을 가지고 있고, 이에 따라 운전자로 하여금 현장에서의 조작 작업이 뒤따라야 하므로 조작작업에 드는 인건비의 증가를 가져온다.

본 발명은 시스템의 운전조작의 편리성, 원격제어의 원활성 및 데이터의 용이한 분석을 통해 쾌적한 운전방안을 제시하고, 시스템 증설에 따라 단계적인 설비의 추가가 용이하게 하여 시설비의 절감을 꾀하도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 운전자로 하여금 수 처리장의 모든 시설의 현장 조작 없이 중앙 제어실에서 컴퓨터 모니터를 통해 수 처리장의 모든상태( 각종 펌프류의 가동상태, 각종 밸브류의 동작상태, 수배전설비의 운전 및 계측상태,각종 유량계.수위계.수질계.풍량계.풍속계.압력계.온도계.개도계 등등 )를 감시 및 제어가 가능할 수 있도록 하므로서 인원 및 경비, 관리등을 효율적으로 관리함을 기술적 과제로 삼는다.

또한 전화선로를 이용하여 장거리에 위치한 설비들을 별도의 유니트를 사용하지 않으면서도 장거리 현장의 모든 상태감시 및 제어를 원활하게 전용 TM/TC 설비를 이용하지 않으면서도 현재 가장 많이 사용되고 있는PLC(PROGRAMMBLE LOGIC CONTROLLER : SLAVE STATION)로 받아들여 모뎀 및 한국통신 전용통신 회선을 통해 마스터(MASTER) PLC와 전용통신을 행하도록 하며, 중앙제어실이 위치한 수 처리설비의 모든 감시제어 또한 마스터 PLC에 입.출력을 관리하여 현장 시설의 감시 및 제어가 이루어지게 함을 특징으로 한다.

도면 1은 본 발명의 시스템 구성도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 중앙 제어실 11 : 모니터

12 : COS 및 EWS 13 :H/C(HARD COPIER)

14 : 알람부 및 보고부 15 : 마스터 PLC

16, 23 : 모뎀 17, 22 : 셀렉터 스위치

18, 21 : 라인 어레스터 19, 25 : 기동부

20 : 필드 콘트롤 스테이션 24 : 슬레이브 PLC

100, 200 : 전화기

본 발명은 모니터(11)를 통해 현장의 모든 감시, 제어를 담당하는 COS(CRT OPERATION STATION) 및 각종 소프트웨어 및 프로그래밍을 담당하는 EWS(ENGINNERING WORK STATION)(12)와, 칼라 프린터를 이용하여 다중색으로 표시되는 경향감시 출력 및 공정화면 출력용인 H/C(HARD COPIER)(13)와, 현장에서 발생하는 경보 와 자체 소트트웨어 알람을 출력하는 알람부 및 일보.월보.년보를 출력하는 보고부(14)와, 상기 COS(11)와 통신을 행하는 마스터 PLC(15)와, 마스터 PLC(15)와 수 처리설비의 슬레이브 PLC와의 데이터 전송을 위한 다수의 모뎀(16)과, 전화/통신을 위한 셀렉터 스위치(17) 및 현장에서 부터 전화선을 타고 들어오는 뇌써지를 보호하기 위한 라인 어레스터(18)로 구성된 중앙 제어실(10)과; 상기 중앙 제어실(10)과 한국통신 전용통신 회선으로 유선 연결된 라인 어레스터(21) 및 전화/통신을 위한 셀렉터 스위치(22)와, 중앙 제어실(10)의 마스터 PLC(15)와 수처리설비의 슬레이브 PLC(24)와의 데이터 전송을 위한 모뎀(23)과, 모뎀(23)을 통한 신호를 제어하는 다수의 슬레이브 PLC(24)와, 슬레이브 PLC(24)에 의해 제어되고 감시되는 기동부(25)로 구성된 필드 콘트롤 스테이션(FIELD CONTROL STATION)(20)으로 구성된다.

상기에서, 중앙 제어실(10)의 마스터 PLC(15)에는 수 처리설비의 기동부(25)와 연계 제어 동작하는 펌프(19-1), 계측기(유량계, 수질계, 압력계, 수위계등등) (19-2), 모터밸브(19-3) 등으로 구성되는 기동부(19)가 연결되며, 중앙 제어실(10) 및 필드 콘트롤 스테이션(20) 각각의 셀렉터 스위치(17)(22)에는 전용회선 전화기 (100)(200)가 접속되어 전용선로를 통해 전송된 데이터를 음성신호로 변환 시켜 양방향 통화가 가능하게 한다. 상기의 기동부(19)(25)는 계측기기 등과 같은 현장 기기부와 펌프, 모터, 밸브 조작 유니트 등과 같은 현장 기동반으로 이루어진다.

이와 같은 구성은 본 발명에서, COS(12)는 중앙 제어실(10)에서 모니터를 통해 수 처리장인 현장의 상태, 감시를 정확하게 파악하고 통신의 중요성을 인지하여 리던댄시(REDUNDANCY) 시스템으로서 구성하며, 컴퓨터 리던댄시 인 경우 정상상태에서는 주 PC가 IO 서버로서 동작하고 스탠바이 PC 는 클라이언트로서 동작을 하며, 만약 주 PC에 이상이 발생하면 스탠바이 PC가 IO 서버로서 동작을 행하고, 나중에 주 PC가 정상화 되면 다시 주 PC가 IO 서버로서 동작을 하게된다. 이와 같은 주기능은 그래픽 모니터링, 데이터 입력기능, 메뉴운전 기능, 데이터 경향(TREND)감시 기능, 알람표시 기능, 리포트 출력기능을 가지는 일반 IBM 호환 기종 컴퓨터와 동일한 사용 제원을 가진다. 따라서, 별도의 전문 교육 없이도 간단한 조작 교육만으로도 기존의 운영 요원을 바로 현장 시스템 운전에 투입가능하고, 사용자의 편리성을 고려하여 마우스 만으로도 시스템 조작이 가능하다. 즉, 화면간의 이동, 데이터 입력, 시스템 제어 등을 마우스만으로 조작 가능하다. 특히, COS(12)는 분산제어장치(D.C.S)와 같은 그래픽 모니터링, 데이터입력 기능, 메뉴 운전기능과 경향감시 기능, 알람 표시기능을 가지고 있고, 경향감시 기능은 확대, 축소 기능을 가지고 있어 시간별, 일별로 각종 계측요소 등을 비교분석 하여 예컨데, 각종 펌프 및 모터류의 운전시기, 설정치에 의한 스케쥴 운전, PID 운전, 비교 제어 운전, 쾌적 운전방안 등의 데이터 분석이 용이하며, 리포트 출력을 통해 운전에 대한 장기적인 데이터 보관이 용이하게 된다. 실제로 본 발명에 의한 모니터에 표현되는 공정화면은 각종처리 설비별 공정화면, 각종 제어화면, 각종 자동운전 데이터 입력화면, 경향 감시화면, 로직제어 화면, 기기별 상태감시.제어 화면, 계측기기 데이터 감시화면, 시스템 하드웨어 알람 화면, 기기별 알람 표시화면, 그룹화면, 데이터 입력 화면, 강제 출력화면, 보고서 출력 화면, 일정 관리화면, 그래픽 그리기 화면, 등등 모든 화면은 메뉴 화면에서 분기되어 필요한 부분으로 사용가능하게 구성되여 있다. 사용자(운전자)는 시스템의 기능과 운전의 편리에 따라 여러개 화면으로 나눌 수 있으며, 여기에 각종 사용자의 효율성을 적용하여 화면을 작성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 모니터에 표시되는 화면은 현장의 기기들을 심벌화 하여 표시하며, 그 상태에 따라 심벌표시가 달라지게 할 수 있다. 예를들어 심벌에 빨간색의 표시가 나올 수 있도록 구성되는 심벌은 펌프류나 모터류의 가동 상태 및 열림 상태로 표시하며, 연두색의 표시로 구성되는 심벌은 펌프류나 모터류의 정지 상태 및 닫힘 상태로 표시하며, 노란색의 표시로 구성되는 심벌은 펌프류나 모터류의 이상 상태로 표시하며 수동운전 표시는 사람의 손으로 표시하며, 손과 함께 별도 의미를 부여하는 표시를하여 자동운전상태를 나타낸다.

또한 계측기기의 현장 계측 데이터는 숫자 및 막대 그래프를 이용하여 표현을 한다.

상기 구성에서, 모뎀(16)(23)은 데이터 신호를 전송하기 위해 구축된 기존의 반송 시스템으로 전화선로를 이용하여 컴퓨터와 단말기 또는 컴퓨터와 컴퓨터간에 데이터의 장거리 전송을 위한 것으로, 디지털 데이터를 음성대역의 아나로그 신호로 변조시키고, 아나로그 신호를 디지털 신호로 복조시키는 기능을 수행하며, 셀렉터 스위치(17)(22)는 전화/통신 선택 스위치로서 현장에 정기점검 및 현장 보수시 전용 전화기를 이용하여 중앙 제어실(10)과 유선상으로 통화할 수 있게 하기 위한 것이며, 라인 어레스터(DATA LINE ARRESTER)는 데이터 라인에서 유도되는 낙뢰 노이즈 등이 발생되는 과도전압을 보호하여 모뎀을 보호하여 주는 장비로서 데이터 라인에서 전송되는 양질의 데이터를 원활하게 전송할 수 있도록 도와 모뎀의 역활을 충분히 할 수 있도록 하는 보호장치이다.

이와같이 구성된 본 발명은 셀렉터 스위치(17)(22)를 통신측으로 절환 시킨 상태에서 필드 콘트롤 스테이션(20)의 기동부(25)를 구성하는 현장 기기부 또는 각종 펌프 기동반의 계기 및 장비의 가동상태 즉, 흡입과 토출배관의 압력, 기동반의 전압, 전류, 인버터 운전 시 주파수, 배수펌프의 상태 등의 데이터를 슬레이브 PLC(24)에 전달하여 제어연산 처리하고, 모뎀(23)을 통해 변조시킴과 동시에 한국통신 전용회선을 거쳐 통신을 수행하게 하고, 중앙 제어실(10)의 모뎀(16)에 입력된 데이터를 모뎀(16)의해 복조시킨 다음 마스터 PLC(15)에 의해 제어연산 처리하여 COS(12)에 입력시킨다. 이와같은 상태에서 사용자가 COS 및 EWS(12)의 프로그램을 가동 시켜 그룹 화면을 모니터(11)로 표시되게 하여 수 처리설비의 장비나 계기등의 모든 상태를 심벌화 표시 또는 막대 그래프 등으로 정확하게 확인할 수 있음과 동시에 H/C(13)를 통해 트랜드 출력 및 공정화면을 프린터하고, 현장에서 발생하는 경보 및 자체 소트트웨어 알람을 알람부(14)를 통해 경보하게 되며, 수 처리설비의 장비 등에 이상이 발생 시 이를 제어하거나, 모터 등의 기동/정지 를 수행할 경우에는 상기 COS 및 EWS(12)의 동작을 위한 마우스의 조작으로 제어신호를 상기 역순으로 전송하여 가압펌프 등의 조작 및 제어를 실시하게 된다. 따라서, 본 발명은 수 처리설비의 현장 상황을 중앙 제어실(10)의 모니터(11)를 통하여 현장감 있게 보면서 감시하고 제어할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 통신을 수행하는 도중 현장과 중앙 제어실(10)과의 긴급전화를 할 경우에는 셀렉터 스위치(17)(22)를 전화 측으로 절환 시키고, 전용회선 전화기 (100)(200)로서 상호 음성통화를 수행하게 하여 신속한 처리가 이루어질 수 있게 한다. 특히 예컨데, 중앙 제어실(10)을 정수장으로 하고, 정수된 물의 보관을 배수지에서 하게되는데 이때 정수장과 배수지의 수위를 자동으로 맞출 필요가 있을 경우에 본 발명의 시스템은 매우 유효하다. 즉, 본 발명은 마스터 PLC(15)에 펌프 (19-1), 압력계(19-2), 모터(19-3) 등으로 구성되는 기동부(19)가 연결되어 있어 이들 장비 및 계측기의 상호제어가 가능하여 정수장과 배수장의 수위 자동조절이가능하게된다.

또한, 본 발명은 입/출력 포인트의 수가 많은 PLC(15)(24)를 이용하게 되므로 시스템 증설이 용이하고, 시스템 증설에 따른 비용도 크게 절감된다.

본 발명은 정수장, 하수 처리장, 폐수 처리장, 분뇨 처리장, 축산폐수 처리장 등과 같은 수(水) 처리설비의 운전자로 하여금 수 처리장의 현장에서의 감시.조작 없이 중앙 통제실에서 컴퓨터 모니터 및 키보드를 통하여 수 처리장의 모든 상태(각종 펌프류의 가동상태, 각종 밸브류의 동작상태, 수배전설비의 운전 및 계측상태,각종 유량계, 수위계, 수질계, 풍량계, 풍속계, 압력계, 온도계, 개도계 등등)등을 감시하고 제어할 수 있도록 함으로써, 수 처리장에 투입되는 인력 및 시간을 절감함과 동시에 신속 정확하게 처리하여 수 처리설비의 운영 및 유지관리 능률을 크게 향상시키고 컴퓨터 모니터를 통해 그래픽 모니터링, 데이터 입력기능, 메뉴운전 기능과 경향 감시 기능, 알람표시 기능 등을 표시하여 시스템 운영의 편리성 및 데이터 분석의 용이성을 제공하며, 시스템 증설의 용이성에 의해 시설비의 절감을 도모하는 효과를 가지며, 중앙 제어실에서 모니터 및 마우스 조작을 통해 수 처리장의 모든 장비나 계측기의 감시 및 제어가 이루어지므로 감시 및 운전의 능률향상은 물론 좁은 공간에서 통제가 가능하여 시스템 구축에 따른 비용의 절감을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

Claims

모니터(11)를 통해 현장의 상태, 감시를 파악하는 COS 및 각종 소프트웨어, 프로그래밍을 담당하는 EWS(12)와, 칼라 프린터를 이용하여 다중색으로 표시되는 경향 감시 출력 및 공정화면 출력용인 H/C(13)와, 현장에서 발생하는 경보 및 자체 소프트웨어, 시스템 하드웨어 알람을 출력하는 알람부(14)와, 상기 COS(11)와 통신을 행하는 마스터 PLC(15)와, 마스터 PLC(15)와 데이터 전송을 위한 다수의 모뎀(16)과, 전화/통신을 위한 셀렉터 스위치(17) 및 현장에서 부터 전화선을 타고 들어오는 뇌써지를 보호하기 위한 라인 어레스터(18)로 구성된 중앙 제어실(10)과; 상기 중앙 제어실(10)과 한국통신 전용통신 회선으로 유선 연결된 라인 어레스터 (21) 및 전화/통신을 위한 셀렉터 스위치(22)와, 중앙 제어실(10)의 마스터 PLC(15)와 수 처리장의 슬레이브 PLC(24)와의 데이터 전송을 위한 모뎀(23)과, 모뎀(23)을 통한 신호를 제어하는 다수의 슬레이브 PLC(24)와, 슬레이브 PLC(24)에 의해 제어되고 감시되는 기동부(25)로 구성된 필드 콘트롤 스테이션(20)으로 구성함을 특징으로 하는 수(水) 처리설비의 자동제어 시스템.
제 1항에 있어서, 중앙 제어실(10)의 마스터 PLC(15)에는 수 처리장내의 기동부(25)와 연계 제어 동작하는 각종 펌프류(19-1), 각종 계측기기(19-2), 각종 모터류(19-3) 등으로 구성되는 기동부(19)를 연결하여 구성함을 특징으로 하는 수(水) 처리설비의 자동제어 시스템.
제 1항에 있어서, 중앙 제어실(10) 과 필드 콘트롤 스테이션(20)과를 전화선로를 이용하여 장거리 통신을 구성함을 특징으로 하는 수(水) 처리설비의 자동제어 시스템.