10-03. 분산제어시스템 (DCS)의 개요
 

 『하수처리에서 DCS 적용 및 자동운전 사례』
  Automation of Sewage Treatment Facilities by DCS 

  연구 : 서울특별시  가양하수처리사업소 (현재 서남하수처리사업소) 김영수

3. 분산제어시스템 (DCS)의 개요 3-1. DCS의 기본개념 1) 컴퓨터를 이용한 제어개념은 1960년대 중반부터 프로세스 제 어분야에 도입되기 시작하였으며 초기의 컴퓨터를 이용한 제어개념은 1970년대 중반까지 한 대의 컴퓨터에 의한 DDC(Direct Digital Control) 시스템과 현장 아날로그 연결에 의한 제어방식이 주종을 이루고 있었다. DDC 시스템이란 한 대의 컴퓨터에 프로세스 데이터의 입력, 출력 및 플랜트의 감시, 조작, 제어 등을 모두 집중화 시켜 관리하는 시스템이다. DDC의 경우 모든 제어기능이 한 대의 컴퓨터에 집중되어 있으므로 컴퓨터에 이상이 발생하면 공정 전체가 제어 불능 상태가 되어 신뢰성 저하가 문제가 되었다. 2) DCS(Distributed Control System)는 DDC의 단점을 보완하기 위하여 하나의 중앙처리 장치를 여러개의 작은 중앙처리 장치로 나누어 기능별로 분리하고 작은 용량의 중앙처리 장치를 갖는 각각의 컴퓨터를 통신 네트워크로 연결시켜 전체 시스템을 구성하도록 되어 있으며 1975 년에 탄생하였다. DCS의 기본개념은 공정제어에 적용되는 시스템을 각 플랜트에 알맞 은 단위 서브 시스템으로 분리하고 각 소단위 시스템에서는 각각의 주어 진 역할을 수행하며, 상호간에 통신이 가능하도록 한 것으로서 DCS는 소형 DDC 시스템 여러개를 유기적으로 연결하여 전체 시스템을 구성한 것이라 볼 수 있다. 3) DCS의 기본 특징은 프로세스 제어기능을 여러 대의 컴퓨터에 분산시켜서 신뢰성은 향상시키고 이상 발생시 그 파급 효과를 최소화시 키며 프로세스 정보처리 및 운전 조작 그리고 분산 설치된 컴퓨터들의 관리기능 등은 중앙의 주 컴퓨터(DOC:Distributed Operate Console)에 집중화시킴으로서 자료처리 및 운영관리를 원활하게 하는데 있다. 즉 DCS는 "기능의 분산과 정보의 집중"이라는 2가지 특징 사이에서 균형을 유지하면서 개발되었다. 4) 재래식 아날로그 계장시스템과 비교하여 DCS의 주요 장점은 다음과 같다. ① 일관성 있는 공정 관리 및 제어의 신뢰도가 향상되며 다양 한 응용이 가능하고 유연성 있는 제어가 가능하다. ② 한 조작자가 처리공정에 대한 많은 정보처리 및 제어기능 을 수행하며 집중관리가 가능하여 인력의 효율적 활용 및 유지보수가 용이하다. ③ 복잡한 연산과 논리 회로를 구성할 수 있고 Data의 수집 및 보고서(Report) 작성 기능이 있으며 개별적인 시스템의 추가로 다른 플랜트 구역과 자동화 개념으로 쉽게 접속이 가능하다. 3-2. DCS의 구성요소 1) System Interface ① CPU (Central Processing Unit) 제어대상인 플랜트의 프로세스 상태량(Analog or Digital)에 따라 다르나 32Bit 마이크로프로세서가 많이 사용되고 있다. 제어대상(기계설비, Plant Process)은 실시간에 변화하므 로 엄격한 실시간 처리(Real Time)가 요구된다. ② Data Highway 광 케이블이나 동축 케이블로 통신선로를 연결한 LAN (Local Area Network:근거리통신망)의 하나이며 전송 거리는 보통 수 Km 이다. 분산제어시스템의 유일한 집중화 부분으로서 정보교환을 고속으로 하고 응답성도 좋아야 한다. 2) Process Interface ① 제어 대상과 직결해서 제어정보의 처리를 행하기 위한 컴 퓨터의 입출력을 말하며 Analog 입력 및 출력, Digital 입력 및 출력 등 이 있다. ② 24시간 연속 운전되는 공업시스템에 사용되어 기계설비의 제어나 감시를 행하기 때문에 신뢰성이 좋고 확장성이 좋아야 한다. 3) Operator Interface ① 운영자가 필요에 따라서 제어대상을 제어하기도 하고 공정 상태를 감시하기 위해서 준비된 조작스위치 및 상태표시 장치를 총칭하 여 말한다. ② 최근에는 MMI(Man Machine Interface)기능을 강화하여 운영자의 부담을 경감하고, 고도의 상황판단 능력을 가지는 방향으로 발 전되고 있다. 3-3. DCS의 발전전망 1) DCS의 기본 설계개념과 뛰어난 현장 응용력은 여러 종류의 공정제어 현장에 설치 운영되어 그 뛰어남이 입증되고 있으며 최근의 컴 퓨터 상호간 통신기술인 LAN과 함께 마이크로프로세서 등 컴퓨터 관련 기술의 눈부신 발전으로 더욱 성능이 우수한 DCS의 개발 및 응용범위 가 확대 일로에 있다. 2) 향후 DCS의 미래 발전상은 시스템의 통합화와 표준화에 있다 고 보며 프로세스제어 기능뿐만 아니라 플랜트나 사업부분의 전략적으로 다른 정보처리를 통합하는 시스템으로 나아가게 되어 컴퓨터를 중심으로 통합화된 생산 시스템인 CIM(Computer Intergrated Manufacturing)을 구축하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
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