수처리 산업에서 RO(역삼투) 시스템은 순수한 물을 생산하는 핵심 구성 요소입니다. 전체 시스템 뒤에는 “침묵의 지휘자”인 PLC(Programmable Logic Controller, 프로그래머블 로직 컨트롤러)가 작동합니다. PLC는 RO 시스템의 핵심 제어 장치이자 “두뇌” 역할을 하며, 전체 공정에서 안정적이고 효율적이며 안전한 작동을 보장합니다.
I. PLC의 핵심 기능
RO 시스템은 원수 펌프, 약품 투입 시스템, 고압 펌프, 멤브레인 모듈, 전도도 측정기, 압력 센서 등 여러 장치로 구성되어 있으며, 작동 중 다중 지점의 조정이 필요합니다. PLC의 주요 임무는 이러한 장치들의 중앙 집중식 제어 및 논리적 연동입니다.
PLC는 입력 포트를 통해 다음과 같은 다양한 신호를 지속적으로 수집합니다:
- 액체 레벨 신호: 원수 탱크 및 제품수 탱크의 수위 모니터링;
압력 신호: 고압 펌프 작동 상태 및 안전 임계값 평가;
전도도 신호: 수질 적합성 검증.
출력 포트는 펌프 시작/정지, 밸브 작동, 약품 투입, 역세척 및 플러싱과 같은 논리적 평가를 기반으로 제어 명령을 발행하여 빈번한 수동 개입 없이 자동 작동을 가능하게 합니다.
II. 지능형 연동 및 안전 보호
PLC 제어는 단순한 “온/오프 명령”을 넘어 중요한 논리적 의사 결정 및 보호 메커니즘을 포함합니다.
시스템이 원수 탱크의 낮은 수위, 가득 찬 생산 탱크, 과도하게 낮은 입구 압력 또는 과도한 제품수 전도도를 감지하면 PLC는 즉시 장비 손상 또는 수질 이상을 방지하기 위해 종료 또는 경보 명령을 실행합니다.
동시에, 다양한 작동 단계(시작, 플러싱, 생산, 종료) 동안 PLC는 전체 공정 자동화를 달성하기 위해 자동으로 제어 로직을 전환하여 시스템 신뢰성과 일관성을 크게 향상시킵니다.
III. 원격 모니터링 및 데이터 관리
지능형 개발을 통해 최신 PLC는 종종 호스트 컴퓨터 또는 터치스크린(HMI)에 연결되며, 건물 또는 공장 전체의 중앙 모니터링 시스템(SCADA)에 통합될 수도 있습니다.
운영자는 HMI를 통해 유량, 압력, 전도도와 같은 실시간 매개변수를 확인하고, 설정값을 원격으로 조정하거나, 과거 작동 데이터를 검토할 수 있습니다.
이를 통해 RO 시스템의 보다 지능적이고 시각적인 운영 및 유지 관리가 가능합니다.
IV. 사례 연구: 산업용 순수 시스템 적용
Heyue 음료 공장의 순수 제조 프로젝트에서 설계 팀은 Siemens S7-1200 PLC를 사용하여 전체 RO 시스템을 제어했습니다. 이 시스템은 원수 약품 투입, 고압 펌프 세트, 1차 및 2차 RO 장치, 제품수 저장 탱크 및 농축수 회수 장치로 구성됩니다.
PLC는 Modbus 프로토콜을 통해 전도도 측정기, 유량계 및 가변 주파수 드라이브와 통신하여 다음 기능을 수행합니다:
원수 탱크 레벨을 자동으로 결정하여 원수 펌프 시작/정지를 트리거합니다;
제품수 전도도를 기반으로 역세척 빈도를 조정합니다;
고장 알람(예: 고압 과부하, 저압 보호, 멤브레인 막힘)을 HMI에 자동으로 업로드합니다;
중앙 제어실에 이더넷 연결을 통해 원격 모니터링을 지원하여 무인 작동을 가능하게 합니다.
적용 결과, 물 절약이 15% 증가하고, 작동 안정성이 크게 향상되었으며, 수동 검사 빈도가 50% 감소했습니다.
결론:
RO 역삼투 시스템에서 PLC는 단순히 “컨트롤러”가 아니라 전체 시스템의 ‘두뇌’이자 “수호자” 역할을 합니다.
PLC는 자동화된 장비 조정, 안전 보호 및 원격 관리를 가능하게 하여 순수 생산을 더욱 효율적이고 안정적이며 지능적으로 만듭니다.
앞으로 IoT 및 스마트 제조의 통합과 함께 PLC는 수처리 자동화에서 점점 더 중요한 역할을 계속 수행할 것입니다.
구성 요소
Siemens S7 - 200 SMART PLC + Fanyi 터치 스크린 + FBox IoT 모듈 + ABB 인버터
핵심 장점
무인 및 완전 자동 작동
모바일 및 컴퓨터를 통한 원격 모니터링
SMS 알림을 통한 고장 알람 – 간편하고 효율적
핵심 기능
1. 자체 진단 및 비용 절감
내장된 자체 진단 기능은 수동 현장 검사를 최소화하여 O&M 인건비를 직접적으로 절감합니다.
2. 자동 제어 시스템
정밀 논리 제어: Siemens S7 - 200 SMART PLC를 활용하여 안정적이고 고정밀한 논리 제어를 통해 다양한 하수 조건에서 펌프 장치의 원활한 작동을 보장합니다.
에너지 효율적인 속도 조절: ABB 인버터는 실시간 하수 수위 피드백을 기반으로 모터 속도를 동적으로 조정합니다. 이 “온디맨드 작동”은 불필요한 에너지 낭비를 줄이면서 효율성을 향상시킵니다.
직관적인 현장 관리: Fanyi 터치 스크린(HMI)은 현장 직원이 작동을 모니터링하고 매개변수(예: 속도, 압력 임계값)를 직관적으로 조정할 수 있는 시각적이고 사용자 친화적인 인터페이스를 제공합니다.
3. 원격 모니터링 및 IoT 통합
클라우드 연결 데이터 전송: FBox IoT 모듈은 PC/웹 또는 모바일 앱을 통한 원격 액세스를 지원하여 클라우드 플랫폼으로의 실시간 데이터 동기화를 가능하게 합니다.
언제 어디서나 감독: 운영자는 펌프 상태(작동/정지), 실시간 유량, 과거 고장 로그 등을 모든 위치에서 확인할 수 있습니다. 현장 밖에서도 적시에 개입이 보장됩니다.
4. 지능형 알람 시스템
다중 고장 감지: 펌프 막힘, 정전 또는 높은 수위와 같은 이상 현상을 자동으로 식별합니다.
즉시 SMS 알림: 고장 감지 시 유지보수 팀에 즉시 SMS 알림을 트리거하여 가동 중지 시간을 최소화하고 하수 넘침 위험을 방지합니다.
5. 에너지 절약 및 낮은 유지보수
ABB 인버터 효율: 실제 하수 부하에 맞춰 펌프 속도를 최적화하여 기존의 고정 속도 시스템에 비해 전력 소비를 20–30% 줄입니다.
낮은 마모 및 파손: 부드러운 속도 조절은 펌프/모터에 대한 기계적 충격을 줄여 구성 요소 수명을 연장하고 장기적인 유지보수 비용을 절감합니다.
건강 관리 시설 프로젝트:?? 진 난산 병원
병원 응용 프로그램에서 PLC 제어 캐비닛: 중요한 기능 및 구현
주요 응용 시나리오
A. 생명 유지 시스템
의료용 가스 제어
기능: 산소 압력을 조절합니다 (오2- 네), 질소산화물 (N2- 네오), 그리고 0.4~0.55 MPa 범위 내의 진공 시스템, 압력 변동이 1% 이하로 유지되도록 보장합니다.
PLC 역할: 아날로그 입력 신호 (4 ~ 20 mA) 를 사용하여 파이프 라인 압력을 모니터링합니다. 압력 경치 (EN ISO 7396 - 1에 명시된 바와 같이) 이 위반되면 경보를 작동시킵니다.
안전: NFPA 99 표준을 준수하기 위해 화재 경보 중 자동 종료를 가능하게합니다.
OR/ICU용 HVAC
정밀 제어: ISO 클래스 5의 공기 청결을 유지하며 온도는 20 ~ 24 °C, 상대 습도는 40 ~ 60%입니다.
PLC 로직: 변주 주파수 드라이브 (VFD) 를 구현합니다. 공기 속도를 0.25 ~ 0.35 m/s로 유지하며, HEPA 필터의 차차 압력 (DP) 을 모니터링합니다.
B. 전력 관리
결정적 로드 전송
시행: UL 1008 요구 사항에 따라 네트워크 장애가 발생하면 10초 이내에 자동으로 발전기를 시작합니다.
PLC 로직: 닫힌 전환 스위치로 듀얼 소스 자동 전송 스위치 (ATS) 를 사용합니다.
하모닉 완화
해결책: PLC 제어 활성 필터는 MRI 및 CT 장비에서 생성되는 하모닉을 전체 하모닉 왜곡 (THD) 의 5% 이하로 줄입니다.
C. 실험실 자동화
바이오 안전 캐비닛
통제: 띠 위치를 동적으로 조정하면서 0.5m/s의 표면 속도를 유지합니다.
데이터 로깅: 21 CFR Part 11을 준수하는 운영 기록을 저장합니다.
특별 통제 요구 사항
전기 전기 전기
보호
MIL - STD - 461G를 준수하는 장치는 전자기 호환성 (EMC) 을 보장하기 위해 MRI 구역에서 사용됩니다.
소음 면역성
광적 격리는 IEC 60601 - 1 - 2 소음 면역 요구 사항을 충족하기 위해 ECG / EEG 장비에 사용됩니다.
부재 설계
건축물
작동 연속성을 보장하기 위해 투석기 기계에 대한 듀얼 핫 스탠드바이 CPU (SIL 3) 를 사용합니다.
안전성
100mS 이하의 실패 전환 시간을 가진 감시 개 타이머를 탑재한다.
운영 이점
환자 안전
잠겨있는 밸브 제어로 마취 가스의 혼합에서 오류를 방지합니다.
에너지 효율성
점유 기반 환기 전략을 통해 HVAC 에너지 소비 30% 감소 달성.
유지보수 최적화
진동 빠른 푸리에 변환 (FFT) 분석을 통해 펌프 베어링 마모를 감지하는 예측 알고리즘을 사용합니다.
실행 예제
부처
PLC 모델
키 I/O 구성
OR 스위트
시멘스 S7 - 1500
16 AI (PT100), 32 DO (24 VDC)
약국
앨런 - 브래들리 컴팩트 로직스
8 축의 서보 제어
중앙 비생성
옴론 NJ501
EtherCAT - 연결된 SCARA 로봇