자동화 기기의 유형은 무엇입니까?

많은 계측기 초심자들은 현장에서 수많은 계측기를 처음 접하면 압도당하는 느낌을 받습니다.

압력계, 온도계, 유량계, 레벨계, 제어 밸브, 트랜스미터, PLC, DCS, 알람, 분석기 등 다양한 명칭 때문에 분류하는 데 혼란을 겪기 쉽습니다.

실제로 자동화 계측기는 그렇게 복잡하지 않습니다. 현장 관점에서 볼 때, 이는 주로 단일 목표에 집중됩니다. 즉, 공정 변수를 측정하고, 전송하고, 표시하고, 제어하는 것입니다. 또한 필요한 경우 알람 및 장비 보호 기능을 제공합니다.

기능에 따라 자동화 계측기는 일반적으로 여섯 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.

현장 측정 계측기, 현장 제어 계측기, 현장 액추에이터, 표시 및 기록 계측기, 조절/제어 계측기, 특수 측정 계측기.

I. 자동화 계측기는 무엇을 하는가?

자동화 계측기는 단순히 "값을 읽는" 장치가 아닙니다.

완전한 제어 루프에서 측정 계측기는 현장 변수를 수집하고, 컨트롤러는 분석 및 계산을 수행하며, 액추에이터는 동작을 실행하고, 표시/기록 계측기는 운영자에게 데이터를 표시하고 시스템을 위해 저장합니다.

온도 제어 루프를 예로 들어 보겠습니다. 열전대 또는 저항 온도계가 온도를 측정하고, 온도 트랜스미터가 PLC 또는 DCS로 신호를 전송하며, 컨트롤러가 필요한 응답을 계산하여 신호를 출력하고, 마지막으로 제어 밸브가 증기, 온수 또는 냉각수의 흐름을 조절합니다.

따라서 계측기는 독립적으로 존재하지 않습니다. 현장에서 문제를 해결할 때 단일 게이지에만 집중할 수는 없습니다. 계측기는 전체 제어 루프의 맥락에서 분석되어야 합니다.

II. 현장 측정 계측기

현장 측정 계측기는 자동화 시스템의 데이터 소스 역할을 합니다. 측정이 부정확하면 후속 표시, 기록 및 제어 기능이 모두 손상됩니다.

일반적인 현장 측정 계측기에는 액체 레벨, 압력, 온도 및 유량을 측정하는 계측기와 가스 및 액체 분석 계측기가 포함됩니다.

레벨 계측기는 저장 탱크, 타워, 반응기 및 사일로의 액체 레벨, 재료 레벨 또는 인터페이스 위치를 측정하는 데 사용됩니다. 일반적인 유형으로는 자기 플랩 레벨 게이지, 플로트형 레벨 게이지, 레이더 레벨 미터, 초음파 레벨 미터, 정전 용량 레벨 미터, 차압 레벨 미터 및 레벨 스위치가 있습니다.

압력 계측기는 파이프라인, 용기 및 장비의 압력, 차압 또는 진공 레벨을 측정하는 데 사용됩니다. 일반적인 유형으로는 압력 게이지, 압력 트랜스미터, 차압 트랜스미터, 압력 센서 및 압력 스위치가 있습니다. 압력 게이지는 주로 현장 판독에 사용되고, 압력 트랜스미터는 원격 신호 전송에 사용되며, 압력 스위치는 알람 및 인터록 기능에 사용됩니다.

온도 계측기는 매체 또는 장비 표면의 온도를 측정합니다. 일반적인 유형으로는 바이메탈 온도계, 유리 온도계, 열전대, 저항 온도 검출기(RTD), 온도 트랜스미터, 온도 스위치 및 적외선 온도계가 있습니다. 열전대는 고온 응용 분야에 적합하며, RTD는 저온에서 중온 측정에 더 적합합니다.

유량 계측기는 가스, 액체 또는 증기의 유량을 측정합니다. 일반적인 유형으로는 전자기, 와류, 터빈, 초음파, 질량, 오리피스 플레이트 및 가변 면적(로타미터) 유량계가 있습니다. 선택 시 매체, 유량 범위, 압력 및 온도, 점도, 전도도 및 직선 파이프 실행 요구 사항을 신중하게 확인해야 합니다.

가스 분석 계측기는 가스 조성 및 농도를 감지합니다. 시중의 일반적인 유형으로는 산소 분석기, 가연성 가스 검출기, 유독 가스 검출기, 적외선 가스 분석기, 열전도 가스 분석기, 레이저 가스 분석기 및 가스 크로마토그래프가 있습니다.

액체 분석 계측기는 pH, 전도도, 탁도, 농도, 밀도, 점도, 용존 산소, COD 및 암모니아 질소와 같은 매개변수를 측정합니다. 이러한 계측기는 비교적 높은 유지 보수가 필요합니다. 샘플링 라인의 청소, 보정 및 검사가 필수적인 작업입니다.

III. 현장 제어 계측기

현장 제어 계측기는 현장 신호 처리, 신호 변환 및 로컬 제어를 담당합니다.

일반적인 유형으로는 공압, 전기 및 유압 제어 계측기가 있습니다.

공압 제어 계측기는 압축 공기를 동력원으로 사용합니다. 구조가 비교적 간단하며 방폭 응용 분야에서 여전히 유용합니다. 전기 제어 계측기는 전기 신호를 사용하므로 PLC, DCS 및 감독 컴퓨터와의 통합이 더 쉽습니다. 유압 제어 계측기는 높은 출력력을 제공하며 일반적으로 중하중 또는 고추력 응용 분야에 사용됩니다.

이러한 계측기를 선택할 때 주요 요인에는 입력/출력 신호, 제어 정확도, 응답 속도, 전원 공급 장치 조건, 방폭 등급, 현장 환경 및 시스템 인터페이스가 포함됩니다.

IV. 현장 액추에이터

현장 액추에이터는 제어 루프에서 실제 물리적 동작을 수행하는 구성 요소입니다.

제어 시스템이 명령을 내리면 액추에이터는 밸브, 댐퍼, 수문 또는 기타 기계 구조를 조정하여 유량, 압력, 액체 레벨 또는 온도와 같은 공정 조건을 변경함으로써 이를 실행합니다. 일반적인 작동 장치에는 공압, 전기 및 유압 제어 밸브, 차단 밸브, 버터플라이 밸브, 볼 밸브, 게이트 밸브, 액추에이터, 밸브 포지셔너 및 스마트 밸브 포지셔너가 포함됩니다.

현장 유지 보수 중에는 액추에이터가 단순히 열고 닫을 수 있는지 여부 이상을 살펴봐야 합니다. 또한 부드러운 작동, 정확한 위치 지정, 정상적인 피드백 신호, 적절한 응답 시간 및 안전 위치가 공정 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.

많은 제어 변동은 컨트롤러 매개변수 설정 때문이 아니라 밸브 고착, 부정확한 포지셔너, 불안정한 공기 공급 압력 또는 느린 액추에이터 응답과 같은 문제에서 비롯됩니다.

V. 표시 및 기록 계측기

표시 및 기록 계측기는 현장 매개변수, 장비 상태 및 알람 정보를 표시하고 중요한 데이터를 저장합니다.

일반적인 예로는 디지털 디스플레이, 아날로그 디스플레이, 디스플레이 컨트롤러, 다중 포인트 스캐너, 종이 기록계, 종이 없는 기록계, 터치스크린 HMI, 운영자 스테이션 터미널 및 청각/시각 알람 장치가 있습니다.

디지털 디스플레이는 단일 포인트 매개변수 모니터링에 적합합니다. 디스플레이 컨트롤러는 알람 및 기본 제어 기능을 통합할 수 있습니다. 종이 없는 기록계는 온도, 압력, 유량 및 레벨과 같은 매개변수의 추세를 추적하는 데 이상적입니다. HMI 및 운영자 스테이션은 시각적 인터페이스, 매개변수 구성, 알람 모니터링 및 장비 작동에 사용됩니다.

주요 선택 기준에는 입력 신호, 표시 방법, 기록 간격, 저장 용량, 통신 인터페이스, 알람 출력 및 전원 손실 보호가 포함됩니다.

VI. 조절 및 제어 계측기

조절 및 제어 계측기는 자동 조절, 논리 제어, 시퀀스 제어 및 안전 보호를 처리하는 자동화 시스템의 "두뇌" 역할을 합니다.

일반적인 현장 장치에는 PID 컨트롤러, 단일 루프 및 다중 루프 조절기, PLC, DCS, FCS, ESD, SIS 및 산업용 컴퓨터가 포함됩니다.

PID 컨트롤러는 일반적으로 온도, 압력, 유량 및 레벨과 같은 연속 매개변수를 조절하는 데 사용됩니다. PLC는 일반적으로 장비 시작/중지 작업, 시퀀스 제어, 인터록 보호 및 이산(켜기/끄기) 신호 처리에 사용됩니다. DCS는 대규모 연속 생산 단위의 중앙 집중식 모니터링 및 분산 제어에 적합합니다. SIS 및 ESD는 주로 안전 인터록 및 비상 정지에 사용되며, 일반 제어 시스템으로만 취급해서는 안 됩니다.

선택 요소에는 제어 대상 공정, I/O 포인트 수, 제어 전략, 통신 프로토콜, 이중화 요구 사항, 안전 무결성 수준(SIL), 알람 관리 및 장기 유지 보수 기능이 포함됩니다.

VII. 특수 측정 계측기

특수 측정 계측기는 주로 고유 매개변수 감지, 장비 상태 모니터링 및 현장 보정 수행에 사용됩니다. 일반적인 예로는 샤프트 진동 모니터, 샤프트 변위 모니터, 타코미터, 계량 장치, 두께 게이지, 신호 보정기, 화염 검출기, 온라인 수분 분석기, 온라인 밀도계 및 장비 상태 모니터링 계측기가 있습니다.

샤프트 진동, 샤프트 변위 및 회전 속도를 측정하는 계측기는 일반적으로 압축기, 증기 터빈, 팬 및 펌프와 같은 회전 장비에 사용됩니다. 계량 장치는 사일로, 벨트 스케일 및 배치 또는 포장 시스템에 사용됩니다. 두께 게이지는 판, 파이프 및 용기 벽의 두께와 코팅 두께를 측정하는 데 사용됩니다. 화염 검출기는 보일러, 가열로 및 소각로의 연소 보호에 일반적으로 사용됩니다.

이러한 계측기를 선택하려면 장비 유형, 측정되는 매개변수, 설치 위치, 응답 속도, 출력 신호 및 보호 요구 사항과 같은 요소를 고려해야 합니다.

VIII. 현장 선택 및 사용 시 주요 사항

자동화 계측기를 선택할 때 모델 번호와 가격에만 집중해서는 안 됩니다.

먼저 측정할 매개변수를 식별한 다음 측정 범위, 정확도, 재질, 설치 방법, 전원 공급 장치 및 출력 신호를 결정합니다.

매체가 부식성인 경우, 습윤 부품은 적절한 재질로 만들어야 합니다. 고온 매체의 경우 열 방출, 응축, 절연 및 온도 센서 보호관을 고려하십시오. 매체가 결정화 또는 막힘되기 쉽거나 불순물을 포함하는 경우, 다이어프램, 퍼지, 플러싱 또는 샘플 사전 처리를 고려하십시오. 상당한 진동이 있는 영역에서는 브래킷 장착 및 설치 위치를 고려하십시오.

계측기가 서비스에 투입되면 제로 포인트, 스팬, 배선, 전원 공급 장치, 접지, 통신, 알람 출력 및 인터록 상태를 정기적으로 확인하십시오.

현장에서 문제를 해결할 때는 전원 공급 장치, 신호, 배선, 매개변수 설정, 마지막으로 센싱 요소 및 공정 조건을 확인하는 순서를 따르십시오.

요약

자동화 계측기의 분류는 각 유형이 특정 기능을 수행하므로 기억하기 어렵지 않습니다.

예를 들어, 측정 계측기는 데이터를 수집하고, 제어 계측기는 신호 처리를 담당하며, 액추에이터는 현장에서 물리적 동작을 수행하고, 표시 및 기록 계측기는 데이터를 표시하고 저장하며, 조절 및 제어 계측기는 제어 및 인터록을 관리하고, 특수 측정 계측기는 고유 매개변수를 감지합니다.

실제로 현장에 있을 때는 계측기를 독립적인 장치로 보지 마십시오. 전체 제어 루프의 맥락에서 고려하면 많은 문제가 더 쉽게 진단될 것입니다.