제어기에 대한 조사

소개글

제어기에 대한 조사에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 용어
1.1 폐(閉)루프 (closed loop)
1.2 개(開)루프 (open loop)
1.3 피드백 (feedback)
1.4 피드포워드 (feedforward)
1.5 플랜트 (plant)
1.6 센서 (sensor)
1.7 설정값 (setpoint)
1.8 조작기 (actuator)
1.9 제어변수 (controlled variable)
1.10 외란 (disturbance)
1.11 오차 (error)
1.12 게인(gain)
1.13 시간상수 (time constant)
1.14 데드타임 (deadtime)
1.15 오버슈트 (overshoot :)
1.16 상승 시간 (rise time :)
1.17 정착시간 (settling time :)
1.18 최대 시간 (peak time:)
1.19 튜닝 (tuning)
1.20 블록 선도 (block diagram)

2. 제어계 구조
2.1 제어 시스템
2.2 검출기
2.3 제어기
2.4 조작기

3. 검출기

4. 제어기
4.1 서모스탯
4.2 공기식 제어기
4.3 전기식 제어기
4.4 전자식 제어기
4.5 디지털 제어기

5 제어 알고리즘
5.1 시퀀스 제어 알고리즘
5.2 위치 제어 알고리즘
5.3 피드포워드 제어 알고리즘
5.4 캐스케이드 제어 알고리즘
5.5 최적 제어 알고리즘
5.6 지능형 제어 알고리즘
5.6.1 전문가 제어
5.6.2 퍼지 제어
5.6.3 신경망

6. 조작기
6.1 밸브
6.2 댐퍼

본문내용

로 사용될 수 있다.
6. 조작기
넓은 의미의 조작기는 공조시스템에서 물, 증기, 가스, 공기, 전기 등의 흐름을 조절하여 플랜트 출력에 영향을 주는 장치를 말한다. 물과 증기를 조절하는 것을 밸브라고 부르고, 공기의 흐름을 조절하는 것을 댐퍼라고 부르며 밸브와 댐퍼를 제어하는 구동 기구를 구동기 또는 좁은 의미의 조작기라고도 부른다.
6.1 밸브
물, 증기, 가스 또는 다른 유체의 유량을 조절하기 위하여 밸브가 사용된다. 제어기로부터의 제어 신호나 펄스에 의해 전기식이나 공기식으로 오리피스의 개도량을 조절하여 유량을 조절한다. 밸브에서 요구되는 유동 특성을 제공하기 위하여 특별히 설계된 교축 플러그나 V-포트를 설치하는 경우도 있다. 고압이나 과열된 증기를 조절하는 밸브의 경우 주로 금속 재료를 사용하며, 밸브 내부의 부식을 방지하기 위하여 스테인레스강과 같은 부식에 강한 금속을 사용하기도 한다.
싱글밸브는 밸브를 작동시키는데 요구되는 힘을 경감시키기 위해 빌브 디스크 주위에 작용하는 유체 압력이 균형이 이루어지도록 설계된 밸브로써 유체의 압력이 싱글밸브에 비해 비교적 높은 경우에 주로 사용되지만 기밀 유지가 요구되는 곳에서의 사용은 재고려하여야 한다.
삼방향 혼합 밸브는 2개의 입구와 1개의 출구로 구성되어 있고 2개의 밸브 입구 사이에 양면 디스크가 작동하여 디스크의 위치와 밸브의 간격에 따라 입구 연결부를 통해 유입되는 2개의 유체를 혼합하여 한 개의 출구 연결부로 유출시키는데 사용한다.
나비(butterfly) 밸브는 축의 중심에서 회전하는 고리형 디스크로 구성되어 있으며 주로 유량 흐름의 개폐에 사용한다. 2개의 나비 밸브를 함께 사용하여 삼방향 밸브와 같은 역할을 하는 밸브로 사용할 수도 있다.
밸브를 개도에 따른 유량 특성에 의해 분류하면 급개형 밸브, 선형 밸브, 등비율 밸브로 분류할 수 있다.
급개형 밸브(quick opening valve)는 작은 개도량에도 많은 유량이 통과되도록 설계된 밸브를 의미하며, 선형 밸브(linear valve)는 개도량과 유량의 관계가 선형인 밸브를 의미하며, 등비율 밸브(equal percentage valve)는 개도량의 증감율과 유량의 증감율이 일정한 밸브를 의미한다.
시스템에서 밸브를 선정할 때 밸브를 통한 압력강하를 고려하여야만 한다. 밸브에 의한 적절한 유량 제어를 위해서는 밸브에서의 압력강하가 시스템에서의 전체 압력강하에 일정한 비율 이상을 차지하여야 하지만 밸브에서의 압력강하가 증가하게 되면 시스템의 압력강하도 증가하게 되어 용량이 큰 장비의 사용이 요구됨으로 이를 적절히 고려한 밸브의 크기 선택이 요구된다. 또한 시스템의 유량을 비례적으로 제어하기 위해서는 시스템 전체를 고려하여 적절한 형식의 밸브의 선정이 요구된다.
증기밸브는 증기 대 물 또는 증기 때 공기 등의 열교환기에 증기 유량을 조절하기 위하여 사용된다. 단일 배관 증기 시스템에서는 적당한 응축수 배수와 증기 유량을 조절하기 위해 적절한 관의 크기 선정과 2-위치 밸브 선정이 중요하지만 이중 배관 증기 시스템에서는 2-위치 밸브 또는 2-방향 교축 밸브만으로도 증기 유량 조절이 가능하다.
워터 밸브는 물의 유량과 방향을 조절하기 위하여 사용하는 밸브로 연결 입?출구 수에 따라 2-방향과 3-방향 밸브로 구분하고 제어 능력에 따라 2-위치 제어 밸브와 비례 제어 밸브로 구분한다.
2-위치 제어 밸브는 유량 흐름을 개폐할 때 사용하며, 비례 제어 밸브는 유량을 비례적으로 정교하게 제어할 때 사용한다. 비례 제어 밸브를 선택할 때에는 밸브를 완전히 열었을 때의 압력강하가 시스템의 전체 압력강하의 20~60%가 되는 제어 밸브를 선정하여야 하며 특히 비작동시 유체가 흐르지 못하도록 최대 펌프압력수두에 대응하여 밸브를 닫을 수 있는 밸브 구동기를 선정하여야 한다.
밸브 구동기는 구동방법에 따라 공기식 구동기, 전기식 구동기 등으로 구분할 수 있다. 공기식 구동기는 다이아프램이나 벨로우즈 등과 같이 공기압을 사용하여 구동하는 방법이며 전기식 구동기는 전기 모터나 솔레노이드 등과 같이 전기를 사용하여 구동하는 방법이다. 자기 코일에 의해 플러너를 구동하는 솔레노이드 구동기는 상대적으로 작은 용량의 밸브에 사용하며 전기 모터에 의해 밸브를 구동하는 전기 모터 구동기는 기어와 링크의 조합에 따라 2-위치 제어 밸브, 비례 제어 밸브 등과 같은 각종 밸브의 구동에 사용된다. 2-위치 제어 밸브는 전기 모터에 의해서만 제어하는 방법과 스프링 리턴을 사용하는 방법이 있으며 비례 제어 밸브는 두 개의 모터를 사용하는 방법과 한 개의 모터를 양방향으로 작동시키는 방법이 있다. 두 방법 모두 최종 위치를 유지하도록 설계되어 있다.
6.2 댐퍼
공조 장치나 통풍 장치 등에 사용하여 풍량과 풍향을 조절하는 댐퍼는 공조 장치 출구의 공기 온도나 압력 등을 제어하는데 사용되고 통풍 장치를 통하여 필요한 외부 공기를 적절히 공급하는데 사용한다. 공기의 흐름을 제어하기 위한 댐퍼 배열 방식은 평행형과 대립형으로 구분할 수 있으며 평행형은 2-위치 제어에 적합하며 대립형은 비례식 제어에 더 적합하다.
댐퍼를 구동하기 위하여 전기나 압축공기를 주로 사용하며 사용된 동력원에 따라 다음과 같이 구분할 수 있다.
공기식 댐퍼 구동기는 공기 압력을 사용하여 구동하는 방법으로써 다이아프램이나 벨로우즈에 공기식이 작동할 경우 선형 운동을 하며 이를 링크 장치와 크랭크 암을 사용하여 회전 운동으로 전환하여 댐퍼를 개폐시킨다.
전기식 댐퍼 구동기는 보통 두 개의 모터 조합으로 구성된 가역 구동 장치로 보다 정확성이 요구되는 댐퍼 제어에 사용된다. 한 개의 코터조합은 댐퍼를 시계방향으로 회전하도록 작동시키고 다른 모터 조합은 반 시계방향으로 회전하도록 작동시키며 두 모터 조합이 작동하지 않는 경우 최종위치를 유지하도록 설계되어야 한다.
2-위치 스프링 리턴 댐퍼 구동기는 동력이 공급될 때 댐퍼가 한쪽 방향으로만 움직이고 동력 공급이 중단되면 댐퍼는 스프링의 힘에 의해 본래 위치로 되돌아가는 방법으로 댐퍼의 연결 방법에 따라 상시 개방형과 상시 폐쇄형으로 구분된다.

키워드

제어 시스템,   검출기,   제어기,   서모스탯,   공기식 제어기,   전기식 제어기