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스테파노 Stefano

20-01-09 20:11

(0) PID Control은 On-off control, Proportional(Ratio) 과 비교할 때 사용하는 용어이므로 Cascade-, Override Control과는 구분해서 이야기 해야 합니다. 제어관련 서적을 참고하고 이해되지 않는 부분을 중점 질문하도록 하세요. 질문이 나왔으닌 여기서는 욧점만 간단히 답해 봅니다.

(1) 공정제어기가 현재의 공정변수(Process Variable)의 설정치(SP)와 현재값(PV, Present Value)이 차이(E, Error)가 있을 때 제어변수(CV, Contro Variable)의 출력값을 어떻게 조절해서 공정을 안정화 시킬 수 있는가라는 문제의 여러 해결 방법중에서

E(=PV-SP) 값이 +냐 -냐에 따라 제어변수(CV)를 공급하거나 중단하거나 하는 방식의 제어방법을 <On-Off Control>이라하고
이 경우에는 CV값을 0%아니면 100% 중에서 선택해야 합니다. 가열기의 스위치를 On하거나 Off 하거나 하는 형식이지요.
CV 출력 = {0% if E>0, 100% if E<0} ........(1) On-off 제어기 출력

E값에 비례해서 조절하는 방법을 비례조절(Proportional or Ratio Contorol)
CV 출력 = (비례상수)*E ..............................(2) 비례조절기 출력

현재 E값의 크기, 누적E값의 크기, 시간변화에 따른 크기에 따른 비례상수를 각각 달리 적용하여 제어기 출력
CV 출력 = C1*E + C2*∫E dt + C3* dE/dt + C4 (Bias) .........(3) PID 조절기 출력

(2) Cascade Control

제어기 2개가 주종(주인과 머슴)관계로 연결되어 조절하는 방식을 Cascade Control이라고 합니다. 예를 들어 온도조절기가 있고 가열용 스팀유량조절기가 있을 때 온도조절기가 스팀조절기의 설정치를 지정해 주도록 연결된 방식을 말합니다. 여기서 Master Controller는 온도조절기가 되고 그 예하에 연결된 Steam Flow Controller는 Slave Controller라고 합니다. 계단식으로 상부에서 하부로 연결되어 있어서 "Casecade" 라는 용어가 적절합니다.

질문에서 Main Fluid 몰유량 조절기(FIC1)가 있고 이에 비례하여 다른 Fluid 몰유량계(FIC2)가 있을 때 두 물질의 몰비를 일정하게 유지하기 위해 추가로 유량비 조절기(FFC)를 두게 되는데 이 경우에도 FFC 하단에 FIC2가 연결되어 있게 되므로 Cascade 조절방식입니다. 여기서의 다른 특이한점은 FIC1의 Sensor 신호FI1과 FIC2의 Sensor 신호 FI2의 비를 계산하는 연산기(FY)의 신호를 FFC가 현재값(PV)으로 받아들여 FFC의 설정치(SP)와 비교하여 송출하는 출력을 FIC2의 설정치(SP)로 사용한다는 것이 특징입니다.

(3) Override Control

Override Control은 정상운전시에는 Main Controller가 공정변수(PV)를 조절하고 있지만 운전중 어떤 다른 주요 공정변수(Other PV)에서 이상이 발견될 경우 그에 딸린 제어기 출력을 Main Controller가 차용해서 조절하는 방식을 말합니다.

Main Controller 자체 CV값을 무시하고 다른 Controller CV 출력값으로 전환하는 방식이므로 다른 Controller가 Master의 등에 올라타는 즉 "Override" 하는 형태를 취하고 있어서 이 용어가 차용되어 사용되고 있습니다. 이 제어방식은 기기 보호를 위해 사용하는 경우가 대부분입니다. Auto-reset가 안되는 Interlock가 있지만 다른 Controller가 제어하는 변수가 정상으로 회복될 경우 자동복귀되는 Interlock이 있는데 주로 이 후자의 운전방식을 말합니다.

Override의 예를들어 봅니다. .. 어느 전기가열에 의한 공정가열기가 있을 때 정상적으로는 온도조절기(Main Controller)가 공정유체 온도(PV1)를 감지하여 설정값(SP1)에 따라 전력(CV1)을 조절하고 있습니다. 그러나 전기가열기 표면온도가 너무 과열되면 Coil이 소손될 수가 있기 때문에 전기가열코일 표면온도조절기(Sub Controller)의 온도(PV2)가 어느 설정온도(SP2)를 초과하게 되면 표면온도조절기 출력(CV2)값을 이용하여 Main Controller CV1값을 "Override" 함으로써 Coil의 과열을 막을 수 있습니다.

(1) 공정제어기가 현재의 공정변수(Process Variable)의 설정치(SP)와 현재값(PV, Present Value)이 차이(E, Error)가 있을 때 제어변수(CV, Contro Variable)의 출력값을 어떻게 조절해서 공정을 안정화 시킬 수 있는가라는 문제의 여러 해결 방법중에서

E(=PV-SP) 값이 +냐 -냐에 따라 제어변수(CV)를 공급하거나 중단하거나 하는 방식의 제어방법을  <On-Off Control>이라하고
이 경우에는 CV값을 0%아니면 100% 중에서 선택해야 합니다.   가열기의 스위치를 On하거나 Off 하거나 하는 형식이지요.
     CV 출력 =  {0% if E>0,  100% if E<0}   ........(1)  On-off 제어기 출력 
     
E값에 비례해서 조절하는 방법을 비례조절(Proportional or Ratio Contorol) 
     CV 출력 =  (비례상수)*E ..............................(2)  비례조절기 출력

현재 E값의 크기, 누적E값의 크기, 시간변화에 따른 크기에 따른 비례상수를 각각 달리 적용하여 제어기 출력
    CV 출력 = C1*E +  C2*∫E dt  + C3* dE/dt +  C4 (Bias) .........(3) PID 조절기 출력

(2)  Cascade Control

제어기 2개가 주종(주인과 머슴)관계로 연결되어 조절하는 방식을 Cascade Control이라고 합니다.   예를 들어 온도조절기가 있고 가열용 스팀유량조절기가 있을 때  온도조절기가 스팀조절기의 설정치를 지정해 주도록 연결된 방식을 말합니다.  여기서  Master Controller는 온도조절기가 되고 그 예하에 연결된 Steam Flow Controller는 Slave Controller라고 합니다.   계단식으로 상부에서 하부로 연결되어 있어서 "Casecade" 라는 용어가 적절합니다.

질문에서 Main Fluid 몰유량 조절기(FIC1)가 있고 이에 비례하여 다른 Fluid 몰유량계(FIC2)가 있을 때 두 물질의 몰비를 일정하게 유지하기 위해 추가로 유량비 조절기(FFC)를 두게 되는데  이 경우에도 FFC 하단에 FIC2가 연결되어 있게 되므로 Cascade 조절방식입니다.   여기서의 다른 특이한점은 FIC1의 Sensor 신호FI1과  FIC2의 Sensor 신호 FI2의 비를 계산하는 연산기(FY)의 신호를 FFC가 현재값(PV)으로 받아들여 FFC의 설정치(SP)와 비교하여 송출하는 출력을 FIC2의 설정치(SP)로 사용한다는 것이 특징입니다.

(3) Override Control

Override Control은  정상운전시에는 Main Controller가 공정변수(PV)를 조절하고 있지만 운전중 어떤 다른 주요 공정변수(Other PV)에서 이상이 발견될 경우 그에 딸린 제어기 출력을 Main Controller가 차용해서 조절하는 방식을 말합니다.

Main Controller 자체 CV값을 무시하고 다른 Controller CV 출력값으로 전환하는 방식이므로  다른 Controller가 Master의 등에 올라타는  즉 "Override" 하는 형태를 취하고 있어서 이 용어가 차용되어 사용되고 있습니다.    이 제어방식은 기기 보호를 위해 사용하는 경우가 대부분입니다.  Auto-reset가 안되는 Interlock가 있지만 다른 Controller가 제어하는 변수가 정상으로 회복될 경우 자동복귀되는 Interlock이 있는데 주로 이 후자의 운전방식을 말합니다.

Override의 예를들어 봅니다. ..  어느 전기가열에 의한 공정가열기가 있을 때 정상적으로는 온도조절기(Main Controller)가 공정유체 온도(PV1)를 감지하여 설정값(SP1)에 따라 전력(CV1)을 조절하고 있습니다.   그러나 전기가열기 표면온도가 너무 과열되면 Coil이 소손될 수가 있기 때문에  전기가열코일 표면온도조절기(Sub Controller)의 온도(PV2)가 어느 설정온도(SP2)를 초과하게 되면 표면온도조절기 출력(CV2)값을 이용하여 Main Controller CV1값을 "Override" 함으로써 Coil의 과열을 막을 수 있습니다.

바카스 phj0612

20-01-10 11:37

설명해주신 덕분에 이해가 잘 되었습니다. 감사합니다~