KR20100118474A

KR20100118474A - Auto-recovery system for distributed control system of plant and method therefor

Info

Publication number: KR20100118474A
Application number: KR1020090037343A
Authority: KR
Inventors: 허훈; 김진성; 나상건; 박성만; 권오신
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-05

Abstract

PURPOSE: An auto-recovery system for a distributed control system of a plant and a method therefore are provided to prevent accidents and instability by adding a safe adjusting process in a DCS. CONSTITUTION: A logic makes an auto-recovery system automatically restored. A logic configuration unit forms a logic to improve the stability of the auto-recovery system. A determining unit decides control performance. An automatic restoring unit automatically restores and collects the value of a PID, a PI controller, and a control loop in a distribution system. A replacement unit automatically rapidly replaces adjusted values.

Description

Auto-recovery system applied to distributed control system of plant and automatic recovery method for same {Auto-recovery system for distributed control system of plant and method therefor}

본 발명은 플랜트의 분산제어시스템에 적용되는 자동복구 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플랜트 분산제어시스템의 제어기의 조율값(tuning parameter)을 조율(tuning)하여 플랜트의 오작동시 자동복구가 가능한 자동복구 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic recovery system applied to a distributed control system of a plant, and more particularly, to automatically tune a tuning parameter of a controller of a distributed control system of a plant to enable automatic recovery when a plant malfunctions. Relates to a recovery system.

본 발명은 다양한 DCS, PLC 시스템 업체(Vender) 내에 존재하는 PID, PI 제어기의 안정적인 조율값(tuning parameter)들의 조율(tuning)을 위한 DCS 알고리즘을 포함하는 자동복구 시스템에 관한 것으로, 모든 공장(Plant)들은 계측(Measure) 및 제어(Control)를 위하여 분산제어시스템(DCS, Distributed Control System) 혹은 PLC 시스템(Programmable Logic Control System)을 설치하여 운용하고 있다. 여기서 반드시 필요한 작업으로 각 제어 부분(Point)들은 PID 제어기(Controller), 혹은 PI 제어기로 연결하여 정밀하게 제어하게 된다. 중요한 것은 PID 제어기, 혹은 PI 제어기를 구성하고 있는 조율 값들에 따라서 제어 성능이 결정된다. 최상의 제어 성능을 내기 위하여 PID, PI 제어기의 조율 값(Tuning Parameter)들을 조절하는 작업을 조율 값(Tuning Parameter)들의 조율(Tuning) 작업이라 한다. 조율(Tuning) 작업 시 있을 수 있는 불안정한 상황 및 좋지 않은 성향이 나왔을 때 개발된 DCS 알고리즘을 통해 자동적으로 정상 복구 시키는 절차가 필요하다.The present invention relates to an automatic recovery system including a DCS algorithm for tuning of stable tuning parameters of PID and PI controllers in various DCS, PLC system vendors, and all plants. In order to measure and control, they install and operate a Distributed Control System (DCS) or a Programmable Logic Control System (PLC). Here, as necessary work, each control part (Point) is precisely controlled by connecting to a PID controller or a PI controller. Importantly, the control performance depends on the tuning values constituting the PID controller or PI controller. Adjusting tuning parameters of PID and PI controllers for the best control performance is called tuning operations of tuning parameters. In case of unstable situation and unfavorable tendency during tuning, there is a need for a procedure to automatically recover normally through the developed DCS algorithm.

공정을 고려하였을 때 현장(Field) 작동기(Actuator), 즉 제어 밸브(Control Valve) 또는 펌프(Pump) 등이 DCS 내 PID 제어기 또는 PI 제어기에 연결되어 제어되고 있다는 것은 이들이 정밀 제어가 필요한 중요 제어 지점이며 이 지점의 제어 성능에 따라서 공장 전체의 효율 및 안전성, 이윤 등이 결정된다. 따라서 기존에 DCS 내 존재하는 PID, PI 제어기 조율 작업을 할 때에는 일단 해당 업체 DCS의 PID, PI 제어기 조율 전문가가 아니면 조율 작업을 함부로 할 수 없을 뿐만 아니라 이들 제어기가 설치된 지점은 중요한 지점이므로 전체 플랜트의 성능에 상당히 민감하기 때문에 조율 값들의 조율 시 상당히 작은 변화량으로 변경하면서 조율 작업을 진행한다. 이로 인해 외부 전문 인력 투입에 의한 막대한 비용의 발생과 함께 시간 소비 또한 상당하다.Considering the process, field actuators, such as control valves or pumps, are connected to and controlled by a PID controller or a PI controller in the DCS. The plant's control performance determines the efficiency, safety and profitability of the plant as a whole. Therefore, when coordinating PID and PI controllers existing in the DCS, once the PIDS and PI controller coordinating experts of the company's DCS are not able to carry out coordination, the point where these controllers are installed is an important point. Because of its sensitivity to performance, tuning is done by changing the tuning to a fairly small amount of change. This results in huge costs due to the involvement of external specialists, as well as significant time consumption.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 DCS 내에 안전한 조율 작업을 위한 로직(Logic)을 추가적으로 넣어 줌으로써 PID, PI 제어기의 조율 값에 대한 조율 작업 시 잘못된 조율로 인한 사고 및 불안전성을 사전에 방지하고 조율 작업 시 지속적인 제어 성능을 검사하고 있다가 판단 연산을 통하여 제어 성능이 좋지 않다는 판단을 본 발명에 따른 제어 성능 평가 알고리즘에 의해 수행하여 자동적으로 조율 값들을 정상상태로 복구 및 수정하여 자동으로 해당 제어 지점을 안정화시킨다. 이를 통하여 PID, PI 제어기 조율 작업을 안전하고 빠르게 작업을 완료 할 수 있을 뿐 만 아니라 PID, PI 제어기 조율이 가능한 사람이라면 본 발명을 통해 확보된 안전성을 기반으로 조율 작업이 안전하게 가능함으로써 고임금의 DCS 업체 전문 조율 엔지니어를 부르지 않아도 된다. 따라서 비용 또한 효과적으로 절감 할 수 있다.Therefore, in order to solve this problem, in the present invention, by additionally inserting logic (Logic) for the safe tuning operation in the DCS to prevent accidents and instability due to incorrect tuning in advance when tuning the tuning value of the PID, PI controller and tuning In the course of work, the control performance is inspected and the control operation is evaluated by the control performance evaluation algorithm according to the present invention. Stabilize. Through this, PID and PI controller coordination can be completed safely and quickly, and if PID, PI controller coordination is possible, the coordination can be performed safely based on the safety secured through the present invention. No need to call a professional tuning engineer. Therefore, the cost can be effectively reduced.

이에 본 발명자는 기존에 존재하던 문제점, 즉 기존의 DCS 내 PID, PI 제어기의 성능을 결정하는 조율 값들의 조율 작업을 함에 있어서 많은 시간과 비용이 드는 점을 해결하기 위해, DCS 내 개발된 로직(Logic)을 추가해 줌으로써 PID, PI 제어기의 조율 값들의 조율 작업 시 잘못된 조율 작업으로 인한 사고 및 불안전성을 사전에 방지하고 조율 작업 시 지속적인 제어 성능을 검사하고 있다가 판단 연산을 통하여 제어 성능이 좋지 않다는 판단을 본 발명에 따른 제어 성능 평가 알고리즘에 의해 내려지면 자동적으로 조율 값들을 정상상태로 복구 및 수정하여 해당 제어 지점의 안정화시킴으로써 안전하고, 신속하며 효과적인 조율 작업을 이루는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present inventors have solved the existing problem, that is, the logic developed in the DCS in order to solve the problem of coordinating the tuning values that determine the performance of the PID and PI controller in the existing DCS. By adding Logic), it prevents accidents and instability due to wrong tuning in advance during tuning of PID and PI controller tuning values and checks continuous control performance during tuning, and judges that control performance is not good through judgment operation. Is achieved by the control performance evaluation algorithm according to the present invention is to achieve a safe, fast and effective tuning operation by automatically restoring and modifying the tuning values to the normal state to stabilize the control point.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플랜트의 오작동시 자동으로 정상복구가 가능하게 하는 자동복구 시스템 및 이를 위한 자동복구 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an automatic recovery system and an automatic recovery method for enabling a normal recovery automatically when a plant malfunctions.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

플랜트의 분산제어시스템에 적용되는 자동복구 시스템에 있어서,In the automatic recovery system applied to the distributed control system of the plant,

자동복구가 가능하게 하는 로직;Logic to enable automatic recovery;

분산제어시스템 내에 내장되어 있는 PID, PI 제어기 또는 제어 루프를 조율함에 있어서 안전성 증진을 위한 로직을 구성하는 로직구성부;A logic component configured to configure logic for enhancing safety in tuning PID, PI controller, or control loop embedded in the distributed control system;

상기 로직을 통해 PID, PI 제어기에 의해 제어되고 있는 제어 지점의 공정값(Process Value, PV)을 검사하는 절차 및 성능 판단 연산 알고리즘들을 통해 제어 성능을 판단하는 판단부;A determination unit that determines control performance through a process of checking a process value (PV) of a control point controlled by a PID and a PI controller and performance determination algorithms through the logic;

상기 로직 내 성능 판단 연산 알고리즘을 통해 원하지 않는 제어 성능 및 불안전성이 있다고 판단되었을 때 분산제어시스템 내의 PID, PI 제어기 또는 제어 루프의 조율 값들을 자동적으로 복구 및 수정하는 자동복구부; An automatic recovery unit for automatically recovering and modifying tuning values of PID, PI controller, or control loop in a distributed control system when it is determined that unwanted control performance and instability are determined by the performance determination algorithm in the logic;

새롭게 적용된 PID, PI 제어기의 조율 값들을 조율 작업을 하기 전 정상적으로 운전되었을 당시의 조율값 또는 정상상태 운전(Normal Operation) 때 설정되어 있던 조율값으로 자동적으로 신속하게 교체하는 교체부;를 포함하는 자동복구 시스 템을 제공한다.Newly applied PID, a replacement unit for automatically and quickly replacing the tuning values set during normal operation (Normal Operation) at the time of normal operation before the tuning operation before tuning work; Provide a recovery system.

본 발명에 따르면 공장 운전 중 현장에서 필요 시 수행하는 DCS 내에 PID, PI 제어기의 조율 작업에 있어서 안전성을 확보할 수 있으며, 동시에 원치 않는 상황이 발생하거나 사람에 의한 오작동(Human Error)이 발생될 경우 본 발명에 따른 DCS 로직에 의하여 이를 자동적으로 복구 및 안정화시킬 수 있다. 이를 통해 공장의 안전성을 더욱 높일 뿐 만 아니라 조율 작업을 담당하는 담당자의 편의성을 증진시키고, 나아가 조율 작업을 마치는데 걸리는 시간과 비용을 절감하여 유형의 이윤을 발생 시키는 것이 가능하다.According to the present invention, it is possible to secure safety in coordinating PID and PI controllers in a DCS performed at the site during plant operation, and at the same time, when an unwanted situation occurs or a human error occurs. The DCS logic according to the present invention can automatically recover and stabilize it. This not only increases the safety of the plant, but also enhances the convenience of the person in charge of coordinating work and further reduces the time and cost of completing the coordinating work, thereby generating tangible profits.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명은 DCS 내 PID, PI 제어기 조율 작업을 안전하고 신속하게 마칠 수 있도록 하기 위한 로직(Logic)이다. 우선 DCS 내 PID, PI 제어기의 조율 작업을 위해 담당 엔지니어가 DCS를 통해 해당 제어 지점의 PID, PI 제어기의 조율 값들을 조절하면 본 발명에 의해 개발된 로직(Logic)은 PID, PI 제어기에 의해 제어되고 있는 제어 지점의 공정 값(Process Value, PV)을 계속하여 검사하고 있다가 잘못된 조율 값들에 의해 성능이 좋지 않거나 위험의 소지가 있다고 판단 알고리즘에 의하여 판단되면 새롭게 적용된 PID, PI 제어기의 조율 값들을 조율 작업을 하기 전 정상적으로 운전 되었을 당시의 조율 값, 또는 정상상태 운전(Normal Operation) 때 설정 되어 있던 조율 값으로 자동적으로 신속하게 교체해줌으로써 정상화 시켜준다. The present invention is a logic for safely and quickly completing PID, PI controller coordination in DCS. First, in order to coordinate PID and PI controllers in DCS, the engineer in charge adjusts PID and PI controller tuning values of the corresponding control point through DCS. Logic developed by the present invention is controlled by PID and PI controller. The process value (PV) of the control point being inspected is continuously inspected. If the algorithm determines that there is a risk of poor performance or risk due to incorrect tuning values, the tuning values of the newly applied PID and PI controllers are checked. Normalizes by automatically and quickly replacing the tuning value at the time of normal operation or the tuning value set at the normal operation before tuning operation.

즉, 본 발명에 따른 자동복구 시스템은, That is, the automatic recovery system according to the present invention,

자동복구가 가능하게 하는 로직;Logic to enable automatic recovery;

분산제어시스템 내에 내장되어 있는 PID, PI 제어기 또는 제어 루프를 조율함에 있어서 안전성 증진을 위한 로직을 구성하는 로직 구성부;A logic component configured to configure logic for enhancing safety in tuning PID, PI controller, or control loop embedded in the distributed control system;

새롭게 적용된 PID, PI 제어기의 조율 값들을 조율 작업을 하기 전 정상적으로 운전되었을 당시의 조율값 또는 정상상태 운전(Normal Operation) 때 설정되어 있던 조율값으로 자동적으로 신속하게 교체하는 교체부;를 포함하여 이루어진다.Newly applied PID, PI controller automatically replaces the tuning value at the time of normal operation before the tuning operation or the tuning unit that is set during the normal operation (Normal Operation) automatically and quickly replaces; .

도 1은 본 발명에 따른 자동복구 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an automatic recovery system according to the present invention.

Claims

In the automatic recovery system applied to the distributed control system of the plant,

Logic to enable automatic recovery;

A logic component configured to configure logic for enhancing safety in tuning PID, PI controller, or control loop embedded in the distributed control system;

A determination unit that determines control performance through a process of checking a process value (PV) of a control point controlled by a PID and a PI controller and performance determination algorithms through the logic;

An automatic recovery unit for automatically recovering and modifying tuning values of PID, PI controller, or control loop in a distributed control system when it is determined that unwanted control performance and instability are determined by the performance determination algorithm in the logic;

Newly applied PID, a replacement unit for automatically and quickly replacing the tuning values set during normal operation (Normal Operation) at the time of normal operation before the tuning operation before tuning work; Recovery system.