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『하수처리에서 DCS 적용 및 자동운전 사례』
Automation of Sewage Treatment Facilities by DCS
연구 : 서울특별시 가양하수처리사업소 (현재 서남하수처리사업소) 김영수
5-10 급수동 주요수조 및 기기 이상 감시
5-10-1. 급수동 이상 감시 개요
유입펌프장과 급수동을 통합 운영관리함에 따라 급수동 주요
수조 및 기기의 이상 발생을 유입펌프장 계장반에서 감시할 필요가 생겼
고, 현재 이에 필요한 예산이 미 확보된 상태이고 급수동과 유입펌프장
은 거리가 상당히 떨어져 있어 많은 비용과 기간을 필요로 하는 대규모
전기공사 및 계장공사가 예상된다.
중앙감시실 분산제어시스템(DCS) 컴퓨터의 Data 전송 프로그램과 운
전감시용 프로그램으로 기존의 광 케이블로 연결된 통신선로(Data
Highway)를 이용한 소프트웨어 선로(Software Wire)를 구성하고, 급수
동과 유입펌프장 계장반 제어회로 배선작업을 실시하여 급수동 주요 수
조 수위경보 및 각종기기 (펌프,밸브, 송풍기)의 이상 상태를 유입펌프
장 계장반에 전송하여 근무자가 신속히 조치할 수 있도록 하여 하수처리
시설의 유지관리에 만전을 기하도록 하였다.
[그림 5-10-1] 급수동 이상상태를 유입펌프장에서 감시 계통도
5-10-2. 개선작업 세부사항
가. 감시범위 및 감시방법
현장 컴퓨터(DCU)의 소프트웨어 모듈(Software Module) 증
가에 따른 메모리(Memory) 사용이 가능한 범위에서, 급수동 현장 컴퓨
터(DCU7)에서 인식한 수조 및 기기의 이상 상태를 유입펌프장 현장컴
퓨터(DCU1)로 전송하여 처리할 수 있는 경보출력은 24개(24 Point) 까
지 가능하다.
급수동 유지관리에 있어서 수조수위 감시는 매우 중요하므로 3대의
수위계 (여과수조, 원 수조, 고가수조) 신호는 상·하한으로 구분하여 경
보 6개를 사용하여 감시하고, 사여과지 4개소와 역세수조 1개소는 수조
수위상한 경보 5개를 사용하여 감시하도록 하였다.
그러므로 수조 수위 관련 항목은 1:1로 감시하므로 유입펌프장 계장반
근무자가 급수동에서 발생하는 수조 수위 경보의 이상상태를 정확히 감
시할 수 있다.
기기 이상 감시는 경보출력 24개중에서 수조 수위 감시 경보 11개를
제외하고 남는 제한된 13개를 효과적으로 사용하기 위하여 부득이 급수
동 운영에서 중요한 기기만을 선택하여 같은 기기 종류 또는 연관되는
것과 병렬(OR) 조건으로 처리하여 경보를 발생하도록 하였다.
기기 이상 감시는 사여과지 관련 기기 이상 경보 7개, 용수공급 관련
기기 이상 경보 5개, 장래 예비용 1개로 분류하였다.
그러므로 기기 이상 경보는 유입펌프장 계장반에서 급수동의 어느 기
기에서 경보가 발생한 것인지 확인만 가능하고 정확하게 해당 기기의 번
호까지는 자세히 알 수 없다.
예를 들어 역세수 펌프의 이상 경보일 경우에 유입펌프장 계장반에서
는 급수동 역세수 펌프의 이상을 확인할 수가 있으나 역세수 펌프 3대
중에서 1, 2, 3번 어느 펌프가 이상이 있는가는 근무자가 현장 점검을 하
여야 한다.
나. 감 시 항 목
1) 수조 수위계 상한, 하한 경보 (6개 경보-6개 항목)
급수동 계장반에 설치된 3대의 수조 수위계의 지시치를 검
사하여 운영자가 설정한 상한값(High)보다 크거나 하한값(Low)보다 작
으면 유입펌프장 계장반에 해당 수조의 상태(High, Low)를 경보한다.
경보가 발생되는 상한값과 하한값의 설정치는 현장사정에 알맞게 중앙
감시실에서 운영자 키보드로 조정이 가능하며, 각 수위계별로 경보가 발
생되는 상한 및 하한수위는 다음 표와 같다.
[표 5-10-1] 급수동 수위계 경보 설정값
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계 측 기 명 칭 측정범위(m) 상한(High) 하한(Low) '98.10월 평균
------------------------------------------------------------------
원 수조 수위계 0∼ 6.3 4.0 1.2 2.12
여과수조 수위계 0∼10.0 5.0 3.0 4.42
고가수조 수위계 0∼ 5.0 4.8 1.0 3.56
------------------------------------------------------------------
2) 수조 수위 상한 경보 (5개 경보-5개 항목)
사여과지 1, 2, 3, 4지와 역세수조에 설치된 수위검출 플로
우트 스위치로부터 상한(High) 신호가 입력되면 유입펌프장 계장반에 해
당 사여과지의 번호와 역세수조의 상한경보를 발생한다.
참고로 사여과지의 수위상한 신호는 역세척시에 발생하는 수위상한 신
호는 정상상태이므로 경보를 발생하지 않고, 여과공정에서만 유효하다.
3) 사여과지 기기 이상 경보 (7개 경보-25개 항목)
급수동 사여과지 관련 펌프, 송풍기 등의 MCC 판넬에 설
치된 열동계전기로 부터 과부하등으로 이상 신호가 입력되면 유입펌프장
계장반에 해당 기기의 이상(Fault) 경보를 발생한다.
사여과지 밸브 이상상태 신호는 중앙감시실 자동운전인 경우에만 유효
하며 급수동 계장반 자체 자동운전이나 수동운전일 때는 의미가 없다.
즉 급수동 사여과지 공정 원수유입 밸브, 공기유입 밸브, 역세수유입
밸브의 이상상태란 중앙감시실 자동운전시 조건에 의하여 해당 밸브의
Open 명령을 주고 일정시간 후에 실제로 열린 것을 검사를 하여 만일
Open 신호가 현장에서 입력되지 않을 때 경보를 발생한다.
여과수배수 밸브는 청소나 점검시 사여과지의 물을 역세수조로 유출하
기 위한 것으로 사여과지 자동운전에서 제외되고, 여과수 유출밸브는 사
여과지 상한경보 신호로 이상 상태를 간접 확인할 수 있으므로 본 개선
계획의 감시항목에서 제외되었다.
4) 용수공급 기기 이상 경보 ( 5개 경보-12개 항목)
급수동 지하 펌프실의 각종 용수공급 펌프 등의 MCC 판넬
에 설치된 열동계전기로부터 과부하 등으로 이상 신호가 입력되면 유입
펌프장 계장반에 해당 기기의 이상(Fault) 경보를 발생한다.
5) 이상 경보 예비 (Spare) ( 1개 경보-0개 항목)
장래에 급수동 이상 신호를 유입펌프장으로 추가로 보낼 것
이 생길 것에 대비하여 예비로 남겨 둔 것이다.
다. 급수동 경보신호의 전송방법
1) 수조 수위계 상한 및 하한 신호 (3개 경보-3개 항목)
급수동 현장 컴퓨터(DCU7)의 ANI(Analog Input)카드로 입
력되는 여과수조, 원수조, 고가수조 수위계의 지시치와 운영자가 설정한
수위상한 및 하한신호를 판단하여 운전감시 프로그램에 의해 CCO
(Contact Close Ouput) 출력을 나오도록 하고 이 신호를 유입펌프장으로
전송하기 위하여 CCO 계전기 출력접점을 배선작업으로 각각 CCI
(Contact Close input)카드로 재 입력한다.
( ※현장컴퓨터간 Data 전송은 CCI와 PAR 모듈만 가능하고 기기이상
검사 프로그램에서 CCO 출력을 제어할 수 있으나 CCI는 제어할 수 없
다)
2) 수조 수위 상한 신호 (5개 경보-5개 항목)
급수동 현장 컴퓨터의 CCO 모듈 XIN에 CCI 카드로 입력
되는 수위 상한신호 입력시 CCO 출력을 나오도록 하고 이 신호를 유입
펌프장으로 전송하기 위하여 CCO 계전기 출력접점을 배선작업으로 CCI
카드로 재 입력한다.
3) 운전 기기 이상 신호 (8개 경보-38개 항목)
급수동 현장 컴퓨터의 CCI 카드로 입력되는 운전 기기의
이상(Fault)신호 입력시 같은 종류의 기기 또는 연관되는 것과 경보를
발생하도록 급수동 현장 컴퓨터의 운전감시 프로그램으로 CCO 출력을
나오도록 하고 이 신호를 유입펌프장 현장 컴퓨터로 전송하기 위하여
CCO 계전기의 출력 a (Normal open)접점을 배선작업으로 CCI 카드로
재 입력한다.
라. 유입펌프장 경보신호 수신 및 처리방법
유입펌프장 현장 컴퓨터(DCU1)의 Data 전송프로그램에
의하여 급수동 현장 컴퓨터의 CCI 카드로 입력되는 각각의 신호(16
Point)를 유입펌프장 현장 컴퓨터의 CCI 카드에서 동일하게 수신되면,
이 신호를 유입펌프장 CCO 모듈의 XIN에 입력하여 CCO 출력이 나오
면 CCO 계전기 출력접점을 유입펌프장 계장반 경보표시기로 보내어 유
입펌프장 근무자가 급수동의 이상 유무상태를 감시하게 된다.
즉 급수동 각종 수조 수위의 경보 수위 및 각종 기기에 이상이 생기면
운전감시 프로그램과 현장 컴퓨터간 광 케이블로 연결된 통신선로 를 통
한 Data 전송 프로그램에 의해 유입펌프장 계장반에 해당 상태 이상표
시 및 경보가 발생한다. 실제로 운전감시 프로그램은 약 10초 정도 검
색시간이 걸리고 Data 전송 프로그램은 약 10초 정도의 시간이 걸리므
로, 급수동 현장 경보신호가 실제로 유입펌프장 계장반에 나타나는데는
약 20초 정도가 소요된다.
[표 5-10-2] 급수동 주요 수조 및 기기 감시 항목
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구 분 항 목 명 수량 Tag 명칭 출력번지
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여과수조 수위 상한 1 1LI-2501.PA1 1
여과수조 수위 하한 1 1LI-2501.PA2 2
수위 이상 검사 원 수조 수위 상한 1 1LI-2502.PA1 3
(High, Low) 원 수조 수위 상한 1 1LI-2502.PA2 4
고가수조 수위 상한 1 1LI-2601.PA1 5
고가수조 수위 하한 1 1LI-2601.PA2 6
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사여과 1지 수위 상한 1 1HI-2510 7
수위 이상 검사 사여과 2지 수위 상한 1 2HI-2510 8
(High) 사여과 3지 수위 상한 1 3HI-2510 9
사여과 4지 수위 상한 1 4HI-2510 10
역세 수조 수위 상한 1 1HI-2514 11
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역세 배수 펌프 2 1MPT2514A(∼B) 12
원수 유입 펌프 5 1MPT2510A(∼E) 13
기기 이상 검사 역 세 수 펌프 3 1MPT2512A(∼C) 14
(사여과지 관련) 역 세 송 풍 기 3 1MPT2513A(∼C) 15
원수 유입 밸브 4 1(∼4)VI-2510 16
역세수유입 밸브 4 1(∼4)VI-2512 17
공기 유입 밸브 4 1(∼4)VI-2513 18
----------------------------------------------------------------
고 가 수 조 양수 펌프 2 1MPT2505A(∼B) 19
1호 사여과수 이송 펌프 2 1MPT2501A(∼B) 20
기기 이상 검사 2호 사여과수 이송 펌프 2 1MPT2501C(∼D) 21
(용수공급 관련) 3호 사여과수 이송 펌프 2 1MPT2502A(∼B) 22
2차 처 리 수 이송 펌프 2 1MPT2504A(∼B) 22
4호 사여과수 이송 펌프 2 1MPT2503A(∼B) 23
이상검사 예비 (Spare) 0 SPARE 24
----------------------------------------------------------------
소 계 48 24
----------------------------------------------------------------
※ 경보 전송 순서
급수동 계장반 수조 및 기기 이상 상태 ⇒ 급수동 경보감시
프로그램 ⇒ DCU7.CCO ⇒ DCU7.CCI ⇒ 유입펌프장 Data전송 프로그램
⇒ DCU1.CCI ⇒ DCU1.CCO ⇒ 유입펌프장 계장반 경보표시기
[표 5-10-3] 현장컴퓨터 CCO, CCI 모듈 번지 및 Tag 명칭
----------------------------------------------------------------------
항 목 명 수량 급수동 DCU7 유입펌프장 DCU1 번지
CCO Tag CCI Tag CCI Tag CCO Tag
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여과수조 수위상한 1 1HI-2501A 1HI-2501B 1HI-2501C 1HI-2501D 1
여과수조 수위하한 1 1LI-2501A 1LI-2501B 1LI-2501C 1LI-2501D 2
원 수조 수위상한 1 1HI-2502A 1HI-2502B 1HI-2502C 1HI-2502D 3
원 수조 수위하한 1 1LI-2502A 1LI-2502B 1LI-2502C 1LI-2502D 4
고가수조 수위상한 1 1HI-2601A 1HI-2601B 1HI-2601C 1HI-2601D 5
고가수조 수위하한 1 1LI-2601A 1LI-2601B 1LI-2601C 1LI-2601D 6
사여과1지 수위상한 1 1HI-2510A 1HI-2510B 1HI-2510C 1HI-2510D 7
사여과2지 수위상한 1 2HI-2510A 2HI-2510B 2HI-2510C 2HI-2510D 8
사여과3지 수위상한 1 3HI-2510A 3HI-2510B 3HI-2510C 3HI-2510D 9
사여과4지 수위상한 1 4HI-2510A 4HI-2510B 4HI-2510C 4HI-2510D 10
역세수조 수위상한 1 1HI-2514A 1HI-2514B 1HI-2514C 1HI-2514D 11
역세배수 펌프 2 1TI-2514A 1TI-2514B 1TI-2514C 1TI-2514D 12
원수유입 펌프 5 1TI-2510A 1TI-2510B 1TI-2510C 1TI-2510D 13
역세수 펌프 3 1TI-2512A 1TI-2512B 1TI-2512C 1TI-2512D 14
역세 송풍기 3 1TI-2513A 1TI-2513B 1TI-2513C 1TI-2513D 15
원수유입 밸브 4 1VI-2510A 1VI-2510B 1VI-2510C 1VI-2510D 16
역세수유입 밸브 4 1VI-2512A 1VI-2512B 1VI-2512C 1VI-2512D 17
공기유입 밸브 4 1VI-2513A 1VI-2513B 1VI-2513C 1VI-2513D 18
고가 수조 양수펌프 2 1TI-2505A 1TI-2505B 1TI-2505C 1TI-2505D 19
1호사여과수 이송펌프 2 1TI-2501A 1TI-2501B 1TI-2501C 1TI-2501D 20
2호사여과수 이송펌프 2 2TI-2501A 2TI-2501B 2TI-2501C 2TI-2501D 21
3호사여과수 이송펌프 2 1TI-2504A 1TI-2504B 1TI-2504C 1TI-2504D 22
2차처 리 수 이송펌프 2 " " " " "
4호사여과수 이송펌프 2 1TI-2503A 1TI-2503B 1TI-2503C 1TI-2503D 23
Spare 0 1TI-0000A 1TI-0000B 1TI-0000C 1TI-0000D 24
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- 급수동 및 유입펌프장 DCU간 통신 LOG 모듈 Configuration
DCU1.LOG1 (Tag 1LO-0001) ASC COMM CCI209=DCU7.CCI089
DCU1.LOG2 (Tag 1LO-0002) ASC COMM CCI217=DCU7.CCI097
DCU1.LOG3 (Tag 1LO-0003) ASC COMM CCI225=DCU7.CCI105
마. 경보표시기(Annunciator)
유입펌프장 계장반에서는 24개의 경보 표시 찬넬을 소유한
Lock in type의 경보표시기(Annunciator)를 통하여 급수동 주요 수조 및
기기의 이상을 정확하게 감시할 수 있도록 계획하였다.
Lock in type의 경보표시기는 정상 상태에서는 표시 램프가 꺼져 있다
가 현장에서 이상신호(Normal Open Type)가 발생하면 해당 개소의 램
프가 깜빡거리면서 점등되고 동시에 경보 버저를 작동시켜 이상 상태를
근무자에게 알리게 된다.
이때 운전자가 이상 상태를 확인하고 인식(Acknowledge) 푸시버튼을
누르게 되면 경보음이 정지되고 경보램프는 계속 점등된다.
경보입력이 해제된다 하여도 경보램프는 계속 점등되어 이상 개소를
계속 표시하게 되며 복구(Reset) 푸시버튼을 눌러 줌으로서 램프는 꺼지
고 정상(Normal) 상태가 된다.
[표 5-10-4] 유입펌프장 계장반 신설 경보표시기(24Point) 명세
여과수조
수위
High |
여과수조
수위
Low |
원 수조
수위
High |
원 수조
수위
Low |
고가수조
수위
High |
고가수조
수위
Low |
사여과1지
수위
High |
사여과2지
수위
High |
사여과3지
수위
High |
사여과4지
수위
High |
역세수조
수위
High |
역세배수
펌프
Fault |
원수유입
펌프
Fault |
역세수
펌프
Fault |
역 세
송풍기
Fault |
원수유입
밸브
Fault |
여과수
유입밸브
Fault |
공기유입
밸브
Fault |
양수펌프
Fault |
1호 이송
펌프
Fault |
2호 이송
펌프
Fault |
3호,2차
펌프
Fault |
4호 이송
펌프
Fault |
Spare
|
바. 현장 계장반 제어회로 배선 개선작업 주요 내용
1) 급수동 계장반
- 현장 컴퓨터(DCU7)가 사여과지의 상한수조 수위를 인
식할 수 있도록, 사여과지1, 2, 3, 4지 상한(High) 경보 4개소의 계장반
계전기 Normal Open 접점을 현장 컴퓨터의 CCI 85∼88에 배선작업.
- 현장 컴퓨터(DCU7)가 역세수조의 상한수조 수위를 인
식할 수 있도록, 역세수조의 상한(High) 경보 1개소의 계장반 계전기
Normal Open 접점을 현장 컴퓨터의 CCI 21에 배선작업.
- 급수동 현장 컴퓨터의 24개의 CCO 41∼64 출력
Normal Open 접점을 유입펌프장으로 전송하기 위하여 각각 CCI 89∼
112에 배선작업.
2) 유입펌프장 계장반
- 경보표시기 및 부속장치 설치 및 배선작업
- 유입펌프장 현장 컴퓨터(DCU1)에서 신설 계장반간 CVV
2.0㎟×27C를 포설하여, 24개의 CCO 57∼80 출력 Normal Open 접점을
경보표시기 경보 입력단자로 배선작업.
10-14. 급수동 주요수조 및 기기 이상 감시 끝.
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10-14. 급수동 주요수조 및 기기 이상 감시