DCS 시스템 I/O 점수 계산 방법

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참고 학*. DCS 제어 시스템의 포인트 수는 일반적으로 설계사무소에서 집계하여 제공하며, DCS 시스템의 포인트 수는 계측 분야의 I/O 포인트 수, 전기 분야의 I/O 포인트 수, 그리고 DCS 시스템과 다른 시스템들 간의 통신 포인트 수를 합한 값입니다.전기 및 계측기의 I/O 포인트 수를 정확하게 집계하면, 전기 및 계측기 관련 부서들 간에 조율상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있습니다. 또한, 정확한 DCS 포인트 수는 사용 기관이 DCS 시스템의 브랜드나 비용을 결정하는 데 있어 근거가 됩니다. DCS 시스템은 일반적으로 열공학적 검출, 아날로그 제어, 순차 제어, 논리 제어와 같은 자동화 제어 기능을 포함합니다. DCS 시스템의 점수는 AI 아날로그 입력 점수, AO 아날로그 출력 점수, DI 디지털 입력 점수, DO 디지털 출력 점수, 그리고 DCS와 다른 시스템 간의 통신 점수 등 다섯 가지 요소를 합산하여 산출됩니다. 아래에서는 계측 공학 분야와 전기 공학 분야에서의 DCS 시스템 점수 계산 방법을 설명하겠습니다: 1. DCS 시스템의 AI 입력 점수는 어떻게 계산되나요? AI란 DCS 시스템이나 PLC로 들어오는 아날로그 신호를 의미합니다.현장에서 DCS 시스템의 AI 입력 신호로 직접 입력할 수 있는 것으로는 열전대(J, K, T, N, E, R, S, B 등급의 열전대), 저항식 온도 센서 신호(Cu50, Cu100, Pt100, Pt50 등급), 표준 전류 신호(4-20mA, 0-20mA), 표준 전압 신호(1-5V, 0-5V, 0-10V), 그리고 펄스 신호가 있습니다；다른 형태의 신호를 DCS 시스템에 전송해야 하는 경우, 신호 절연기, 전류 변환기, 전압 변환기와 같은 신호 변환 장비를 사용하여 해당 신호를 4-20mA 또는 1-5V 형태로 변환한 후 DCS 시스템에 전송해야 합니다. (1) 열전대 AI 입력 점수 통계: 단일 조립식 열전대 또는 단일 아르미처드 열전대는 1개의 AI 점으로 계산함；이중형 조립식 열전대 또는 이중형 강철관 열전대의 경우, DCS 시스템에서 동일한 측정 지점의 두 센서 온도를 2개의 AI 포인트로 계산해야 하며, 해당 측정 지점의 온도 중 하나만 표시될 경우에는 1개의 AI 포인트로 계산됩니다；단일 다점 열전대나 다점 열전대는 동일한 측정 지점의 여러 부분의 온도를 측정하는 데 자주 사용됩니다. 열전대에 측정 점이 몇 개 있으면, 그만큼의 열전대 AI 입력값이 생성됩니다. (2) 열저항 AI 입력 포인트 수 집계 열저항 AI 입력 포인트 수 집계 방법은 열전대 AI 입력 포인트 수 집계 방법과 동일합니다. (3) 표준 전류, 전압 AI 입력점 통계: DCS 시스템에 입력되는 각각의 4-20mA, 0-2mA, 0-5V, 1-5V 또는 0-10V 신호에 대해 1개의 AI 점으로 계산하며, 동시에 해당 입력 신호의 범위도 통계로 파악합니다.2선식 트랜스미터(온도 트랜스미터, 압력 트랜스미터, 유량계 트랜스미터 등 포함)는 DC24V 전원 공급과 관련이 있으므로, DCS 시스템의 연결을 용이하게 하기 위해 별도로 AI 포인트를 집계하는 것이 좋습니다. 특별 안내: 현장에 설치된 압력계, 이중금속 온도계, 유리 회전자 유량계와 같은 현장 계측기들은 DCS 시스템의 카운트에 포함되지 않습니다. 2. DCS 시스템의 AO 출력 포인트 수는 어떻게 계산하나요? AO란 DCS 시스템이나 PLC가 현장의 실행 장치를 제어하기 위해 보내는 아날로그 신호를 의미합니다.AO 출력에는 일반적으로 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 1-5V, 0-10V의 다섯 가지 유형이 있으며, 4-20mA가 가장 일반적으로 사용되는 DCS 시스템의 AO 출력입니다. AO 출력은 보통 전동 액추에이터, 공압 액추에이터, 인버터, 전력 조절기, 산업 제어 모듈과 같은 장비에 연결됩니다. 일반적으로 각 제어 대상에는 하나의 AO 출력이 할당되며, AO 출력의 수는 제어되는 장비의 수와 동일합니다. 3. DCS 시스템의 DI 입력 포인트 수는 어떻게 계산하나요? DI란 DCS 시스템이나 PLC로 들어오는 디지털 입력 신호를 의미합니다. DI 입력은 반드시 비능동형 접점, TTL 또는 CMOS 레벨의 신호여야 합니다. DI가 DCS 시스템이나 PLC에 들어오면 보통 DC24V 또는 DC48V의 전압이 인가됩니다. 계측기 전문 DI 입력은 일반적으로 현장의 전기 접점 압력계, 전기 접점 이중금속 온도계, 전기 접점 수위계, 유량 스위치, 화염 감지기, 전기 접점 수위계 등과 같은 계측기의 알람 접점에서 나옵니다. 각 알람 접점이 DCS 시스템에 연결될 때 하나의 DI 입력으로 계산됩니다.전기 전공의 DI 점수 계산은 상당히 복잡하여, 글 뒷부분에서 별도로 설명합니다. 4. DCS 시스템의 DO 출력 포인트 수는 어떻게 계산하나요? DO란 DCS 시스템이나 PLC가 현장 장비를 제어하기 위해 보내는 디지털 신호를 의미합니다. 이 신호는 일반적으로 중간 릴레이를 통해 다른 전압 등급을 가진 전자 장비들에 연결됩니다.계측 분야의 DO 출력은 외부 표시등, 솔레노이드 밸브, 음향·광학 경보기, 전기 제어 장치 및 다회전 전동 액추에이터, 접촉기와 같은 장비를 제어하는 데 자주 사용됩니다.DCS 시스템은 서로 다른 장비를 제어할 때 필요한 DO 출력 포인트의 수가 다릅니다. 다음은 일반적인 제어 대상의 I/O 포인트 수입니다: (1) 스위칭형 전동 액추에이터의 경우, 각 액추에이터의 밸브 위치 피드백을 위해 4-20mA 신호가 사용되며, 이는 1개의 AI 입력 포인트에 해당합니다. 밸브의 정회전/역회전 제어를 위해서는 2개의 DO 출력 포인트가 필요하며, 밸브가 완전히 열렸거나 닫혔다는 신호를 위해서는 2개의 DI 입력 포인트가 필요합니다. 또한, 밸브가 과도한 토크로 열리거나 닫히는 오류 신호를 감지하기 위해서도 2개의 DI 입력 포인트가 필요합니다. (2) 스위칭형 다회전 전동 액추에이터(AC380V 전원): 각 액추에이터의 밸브 위치 피드백을 4-20mA로 환산하여 AI 입력 1점으로 계산함(피드백 신호가 없으면 해당 AI 점수는 계산되지 않음). 밸브의 정회전/역회전 제어는 DO 출력 2점으로 계산되며, 밸브가 완전히 열림/닫힘 상태(리미트 스위치)는 DI 입력 2점으로 계산됨. 또한, 액추에이터의 과도한 토크 발생/과도한 토크로 인한 오류 신호도 DI 입력 2점으로 계산됨. (3) 조절형 전동 실행기: 각 실행기의 밸브 위치 피드백을 계산하여 AI 입력으로 1점이 생성되며, 밸브 제어 신호를 계산하여 AO 출력으로 1점이 생성됩니다. 또한, 실행기의 고장 알람 신호도 AI 입력으로 1점이 생성됩니다(고장 알람은 주로 스마트형 전동 실행기에서 발생하며, 고장 알람 신호가 없으면 AI 점수는 계산되지 않습니다).

(4) 조절형 다회전 전동 실행기: 각 실행기의 밸브 위치 피드백을 계산하여 AI 입력으로 1점이 생성됩니다. 또한, 실행기의 4-20mA 제어 신호를 계산하여 AO 출력으로 1점이 생성되며, ESD 긴급 제어 신호를 계산하여 DO 출력으로 1점이 생성됩니다(ESD 긴급 제어 신호는 주로 스마트형 다회전 전동 실행기에서 사용되며, 이 기능이 없으면 해당 DO 점수는 계산되지 않습니다). 마지막으로, 열림/닫힘 시의 토크 알람 신호는 DI 입력으로 2점이 생성됩니다. (5) 인버터: 각 인버터의 주파수 피드백은 AI 입력 포인트 1개를 생성하며, 주파수 설정 신호는 AO 출력 1개를 생성합니다. 작동/정지 명령은 DO 출력 1개를 생성하고, 인버터 고장 알람은 DI 입력 1개를 생성합니다. 고장 리셋은 DO 출력 1개를 생성하며, 인버터의 작동 상태는 DI 입력 1개를 생성합니다. 인버터가 DCS 시스템과 통신 방식으로 연결된다면, 통신 포인트는 1개만 계산하면 되며 다른 포인트는 계산할 필요가 없습니다. (6) DCS 시스템에 솔레노이드 밸브, 표시등, 접촉기와 같은 장치들이 외부에서 연결된 경우, 각 장치마다 1개의 DO 출력으로 계산됩니다. 만약 여러 장치가 동일한 제어 신호를 공유하는 경우에는 일반적으로 중간 릴레이 접점을 추가함으로써 해결하며, 이 경우에는 1개의 DO 출력만 계산하면 됩니다. 5. 전기 전공에서 DCS 시스템의 포인트를 어떻게 계산하는가? (1) 일반적인 전기 제어용 DCS 시스템의 포인트 가장 간단한 모터 제어 회로의 경우, 2개의 DI 입력 포인트와 1개의 DO 출력 포인트가 필요하다.각 회로의 운전 상태(접촉기 보조 접점에서 발생)는 DI 입력 1포인트로 계산되며, 시작/정지 제어 신호(접촉기 코일에 연결됨)는 DO 출력 1포인트로 계산됩니다. 또한 고장 신호(열계전기 또는 모터 보호기의 과부하 신호에서 발생)도 DI 입력 1포인트로 계산됩니다. 모터 회로에서 전류 표시 및 현장/원격 제어가 필요한 경우, 2개의 DI와 1개의 DO를 고려하는 것 외에도, 전류 센서에서 나오는 전류 신호를 바탕으로 AI 입력 포인트가 0~3개 생성됩니다. 저전력 모터의 경우에는 일반적으로 전류를 측정할 필요가 없으므로, 해당 AI 입력 포인트는 계산되지 않습니다；고출력 3상 모터의 상수에 따라 DCS에 표시할 전류 값이 결정되며, 그만큼의 AI 입력 포인트가 필요합니다. 각각의 0-5A 전류 신호는 전류 변환기를 통해 4-20mA 신호로 변환된 후 DCS에 전송되어야 하며, 최대 3개의 포인트까지만 가능합니다；모터를 여러 곳에서 제어해야 하는 경우, 제어 지점 선택 스위치로 1개의 DI 입력을 계산합니다. 이해를 돕기 위해, 아래 그림은 GGD 전기 캐비닛, 현장 조작 박스, DCS 시스템의 세 곳에서 제어되는 전기 2차 제어 회로의 원리를 보여주는 예시입니다.
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모터 제어 2차 회로의 기능 설명: 전기 캐비닛과 현장 조작 박스에 있는 정지 버튼을 사용하면 어떤 상황에서든 모터의 작동을 중단시킬 수 있습니다；제어 장소 선택 스위치를 통해 “본 캐비닛 제어”, “현장 제어”, “DCS 제어” 중에서 선택할 수 있으며, 선택된 스위치에 해당하는 시작 버튼을 누르면 모터가 작동합니다；선택 스위치가 “DCS 제어” 상태일 때에만 DCS 시스템을 통해 모터의 시작/정지 조작을 할 수 있습니다. 전기 부품 설명: 2차 회로도에서 1SS는 전기 캐비닛에 있는 정지 버튼이며, 1SS1은 현장 조작박스에 있는 정지 버튼입니다；1SB는 전기 캐비닛에 있는 시작 버튼이며, 1SB1은 현장 조작박스에 있는 시작 버튼입니다；DO는 DCS 시스템의 시작/정지 제어 출력 접점입니다；1HR5는 전원 표시등입니다；1HR은 전기 캐비닛에 있는 작동 표시등이며, 1HR1은 현장 조작박스에 있는 작동 표시등입니다；1HG는 전기 캐비닛에 있는 정지 표시등이며, 1HR1은 현장 조작박스에 있는 정지 표시등입니다；1KK는 조작용 스위치입니다；1KH는 열리레이입니다；1KM는 접촉기입니다；1KA는 중간 릴레이입니다；1FU는 2차 회로 보호장치입니다. (2) 강하 시작 전기 제어용 DCS 시스템의 포인트 수: 각 강하 시작 회로의 모터가 정격 전압으로 작동하는 상태 신호(주 접촉기 1KM1의 보조 접점에서 발생)는 DI 입력으로 1개의 포인트가 생성됩니다. DCS의 시작/정지 제어 신호(접촉기 코일에 연결됨)는 DO 출력으로 1개의 포인트가 생성됩니다. 전기적 고장 신호(열차단기나 모터 보호 장치의 과부하 신호에서 발생)도 DI 입력으로 1개의 포인트가 생성됩니다. 모터 전류 신호는 3상 전류 변환기에서 나오며, AI 입력으로 3개의 포인트가 생성됩니다(모터 A, B, C상의 전류 변환기)；모터를 여러 곳에서 제어해야 하는 경우, 제어 위치 선택 스위치 상태(DCS 시스템 제어 선택 시)에 따라 DI 입력 1점이 계산됩니다. 이해를 돕기 위해, 아래 그림은 GGD 전기 캐비닛, 현장 조작 박스, DCS 시스템의 세 곳에서 제어되는 감압 시작 2차 회로의 제어 원리도입니다.
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(3) 인버터로 제어되는 DCS 시스템의 점수: 각 인버터의 작동 상태 신호(중간 릴레이 접점에서 오는 신호)는 DI 입력으로 1점으로 계산되며, DCS 시스템의 시작/정지 제어 신호(중간 릴레이 코일에 연결된 신호)는 DO 출력으로 1점으로 계산됩니다. 또한, 인버터의 고장 신호(인버터에서 오는 신호)도 DI 입력으로 1점으로 계산되고, 고장 복구 신호는 DO 출력으로 1점으로 계산됩니다. 마지막으로, 인버터의 주파수 피드백 신호는 AI 입력으로 1점으로 계산됩니다；주파수 변환 주파수 설정 신호로 AO 출력 1점을 계산합니다. (4) 모터의 정회전 및 역회전 제어를 위한 DCS 시스템의 점수: 모터의 정회전 상태/역회전 상태는 컨택터의 보조 접점에서 데이터가 입력되며, D1 입력으로 2개의 점이 생성됩니다. 정회전 오류/역회전 오류 신호는 서미스터에서 데이터가 입력되며, DI 입력으로 2개의 점이 생성됩니다. 정회전 제어/역회전 제어는 컨택터 코일과 연동하여 DO 출력으로 2개의 점이 생성됩니다. 모터의 전류 피드백 신호의 경우, AI 입력으로 최대 3개의 점이 생성됩니다(전류 피드백이 없으면 해당 점은 계산되지 않습니다). (5) DCS 시스템은 PLC 기능과 호환되며, 복잡한 논리 제어의 경우 실제 프로젝트의 요구사항에 따라 DCS 시스템의 I/O 포인트 수를 계산합니다(계산 방법은 PLC 포인트 수를 계산하는 방법과 동일함). 여기서는 일일이 설명하지 않습니다. 위와 같은 DCS 시스템 포인트 계산 방법을 통해 실제로 필요한 DCS 시스템 하드웨어 포인트를 빠르게 파악할 수 있습니다. DCS 시스템의 실제 구성 시에는 시스템의 중복성도 고려해야 하며, 일반적으로 사용자가 실제로 필요로 하는 DCS 시스템의 I/O 포인트 수에 20%의 중복분을 더해줍니다.