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
칭위안 상수도 사업: 자동 제어 시스템 개요
취수 제어
자동 펌프 시작/정지: 수위 센서를 사용하여 수원 고갈 또는 펌프 공회전을 방지합니다.
유량 조절: PLC는 변화하는 공급 수요에 맞춰 펌프 속도/밸브 개방을 조정합니다.
정수 처리 제어
응집 및 침전: 탁도/유량에 따라 응집제 투여량을 자동 조절하고 슬러지 배출을 예약합니다.
여과: 수질 유지를 위해 역세척을 (압력/시간에 따라) 실행합니다.
소독: 잔류 염소 모니터링을 통해 규정을 준수하는 정밀 투여 (염소/차아염소산염)를 수행합니다.
맑은 물 및 공급 제어
탱크 수위 관리: 실시간 모니터링을 통해 유입 밸브/펌프를 조정하여 수위를 안정화합니다.
가변 주파수 펌프: PLC는 에너지 효율적이고 일정한 압력 공급을 위해 네트워크 압력/소비 데이터를 통해 속도를 조절하고 펌프 전환을 조정합니다.
배관 네트워크 및 장비
모니터링 및 스케줄링: 주요 지점에서 압력/유량을 추적하고 이상 현상 (예: 과압)에 대한 경고를 표시하며 원격 밸브 조정을 가능하게 합니다.
고장 처리: 실시간 장비 모니터링 (전류, 온도)은 알람을 트리거하고 고장 발생 시 대기 시스템으로 자동 전환합니다.
데이터 및 효율성
데이터 관리: 추세 분석을 위해 물의 양, 품질 및 장비 데이터를 기록합니다.
에너지 최적화: 수요 피크에 따라 장비 작동 (펌프, 팬)을 조정하고 알고리즘 (예: PID)을 사용하여 화학 물질/에너지 낭비를 최소화합니다.
지아헤 하수처리 공장 프로젝트: 지능형 자동화로 효율적인 폐수 관리
현대 하수처리에서는 정확성, 안정성, 지속가능성이 가장 중요합니다.제이하에 하수처리 공장 프로젝트는 발전된 자동화 시스템을 활용하여치료 효과를 높이고 자원 소비를 줄입니다.아래는 그 핵심 지능 기능과 그 실질적 영향에 대한 상세한 개요입니다.
1중앙화된 장비 제어: "처리 생태계"의 동기화
이 시설의 중앙 제어 시스템은 "신경 센터"로 작용하여 폐수 처리 과정 전체에서 중요한 장비의 통일 된 관리를 가능하게합니다.
통일 시작/정지 및 매개 변수 조정: 운영자는 인간-기계 인터페이스 (HMI) 를 통해 물 펌프, 공기 환기, 믹서 및 진흙 스크래퍼를 중앙에서 제어 할 수 있습니다.예를 들어, 공기 환기는 생물학적 반응 탱크의 산소 수요와 일치하도록 실시간으로 조정되며, 진흙 펌프 속도는 최적의 고체 농도를 유지하도록 캘리브레이션됩니다.
연결된 작동: 장비는 조정된 순서로 작동합니다. 예를 들어, 입수 펌프가 시작되면, 비석 챔버 믹서가 자동으로 활성화되고, 그 다음으로 명확화 스크래퍼가 작동합니다.이것은 장비의 맞지 않는 타이밍으로 인해 발생하는 프로세스 장애 (물 sludge 축적 등) 를 방지합니다.
원격 접근: 권한있는 직원은 모바일 단말기를 통해 장비를 모니터링하고 조정할 수 있으며, 현장 밖에서도 빠른 반응을 가능하게합니다. (예를 들어, 피크 유입 기간 동안 펌프 압력을 수정하십시오).
2프로세스 자동화: 모든 처리 단계에서 일관성을 보장
이 시스템은 주요 프로세스 단계를 자동화하여 수동 오류를 제거하고 처리 표준을 준수하도록합니다.
• 단계 기반 시간 제어: 물 입구에서 최종 배출까지 각 단계 (입구 조절, 화학 반응, 퇴적, 필터레이션,소독) 는 미리 설정된 로직을 기반으로 자동으로 시작됩니다..예를 들어:
• 입수 밸브는 생물 탱크의 과부하를 방지하기 위해 흐름 속도를 조절합니다 (설계 용량의 120%로 제한됩니다).
• 침착 탱크는 정적 침착 4 시간 후에 자동으로 진흙 배출 모드로 전환하여 고체의 효율적인 분리를 보장합니다.
• 적응성 프로세스 조정: 강우 중 시스템 은 들어오는 흐름을 증가시키는 것을 감지하고 미세먼지 제거를 향상시키기 위해 플록클레이션 시간을 (20 분에서 30 분) 연장합니다.하수물의 투명성 유지.
3실시간 모니터링 및 데이터 분석: 정보화된 의사결정을 위한 투명성
센서와 미터의 네트워크는 처리 성능에 대한 세분화된 가시성을 제공합니다.
•주요 매개 변수 추적: 유입/출입 속도, pH (6.5~8.5 수준 유지), COD (화학적 산소 수요), 암모니아 질소,그리고 공기 탱크에 용해 된 산소 (DO) 는 중앙 기기판에 표시됩니다..COD가 50 mg/L (출출 표준) 를 초과하거나 DO가 2 mg/L (항성균에 중요한) 이하로 떨어지면 경고가 발생합니다.
• 역사적인 데이터 로깅: 시스템은 12개월의 운영 데이터를 저장하여 트렌드 분석을 가능하게 합니다. 예를 들어, 산업 배출로 인해 평일 COD의 입수가 급증하는 것을 식별합니다.전처리 조정을 촉구합니다..
• 규제 준수: 폐수질에 대한 자동 보고서가 매일 생성되어 국가 표준 (GB 18918-2002) 의 준수가 단순화되고 수동 문서 작업 부하가 70% 감소합니다.
4결함 진단 및 보호 메커니즘: 위험성 최소화
이 시스템은 장비 손상 및 작동 장애를 방지하기 위해 "안전망"으로 작용합니다.
• 다층 고장 탐지: 센서는 모터 전류 (가장 부하를 탐지하기 위해), 베어링 온도 (80°C 이상에서 경고) 및 밸브 위치 (장착 밸브 신호) 를 모니터링합니다.예를 들어, 슬라드 펌프의 전류가 지정 값의 110%를 초과하면 시스템은 자동으로 펌프를 종료하고 대기 펌프를 활성화합니다.
• 경보 계층: 중요한 결함 (예: 살균 시스템 고장) 은 제어실에서 청각 / 시각 경보 및 엔지니어에 대한 SMS 알림을 유발합니다.작은 문제 (예: 약간 낮은 DO) 는 계획된 유지보수를 위해 기록됩니다.
• 비상 프로토콜: 전력 끊기 경우, 시스템은 10 초 이내에 백업 발전기를 활성화하여 필수 장비의 중단없는 작동을 보장합니다.처리되지 않은 폐수 배출을 방지하기 위해.
5최적화된 운영: 효율성과 비용 효율성을 균형을 맞추기
지능형 알고리즘을 통해, 이 공장은 에너지와 화학물질 사용량을 최소화하면서 치료 결과를 극대화합니다.
• 에너지 절감: 공기 환기 (가장 큰 에너지 소비자) 는 변주 주파수 드라이브 (VFD) 를 통해 제어되며, DO 수준에 따라 속도를 조정합니다.이것은 고정 속도 작동에 비해 에너지 소비를 25% 감소시킵니다.
• 화학적 최적화: 응고 물질 (예를 들어, 폴리 알루미늄 염화물) 의 투여 시스템은 들어오는 흐름을 기준으로 투여를 조정합니다.과다 복용을 피하고 화학물질 비용을 18% 절감하기 위해 강우의 경우 20mg/L에서 35mg/L로 증가합니다..
• 예측 유지 보수: 장비 진동 및 실행 시간 데이터를 분석함으로써 시스템은 유지 관리를 능동적으로 스케줄링합니다 (예를 들어, 막히기 전에 공기 유출기를 교체합니다),계획되지 않은 정지시간을 40% 줄이는 것.
영향 & 미래 전망
핵심 애플리케이션
1지능형 전력 분배
스마트 미터링 통합: 데이터 기반의 효율성을 위해 피크 / 비피크 사용 분석을 포함한 로드 프로파일링과 함께 실시간 에너지 모니터링.
동적 로드 밸런싱 (Dynamic Load Balancing): 중요한 로드에 대한 자동 회로 과잉 스위칭 (예를 들어, 중단을 방지하기 위해 데이터 센터 UPS 시스템과 조율)
전력 조절: 안정적인 전력 품질을 보장하기 위해 하모닉 필터레이션 (THD
I. 산업 자동화에서 PLC의 핵심 응용 분야
1. 생산 공정 제어
로직 제어: 조립 라인 시작/정지 및 워크스테이션 전환과 같은 순차적 작업을 자동화하기 위해 기존 릴레이를 대체합니다.
모션 제어: CNC 가공 및 로봇 궤적 제어에 중요한 서보 및 스테퍼 모터를 조정하여 고정밀 포지셔닝을 수행합니다.
프로세스 제어: 사출 성형기 및 열처리로와 같은 장비에서 주요 매개변수(온도, 압력, 유량)를 조절합니다.
2. 기계 수준 자동화
독립형 장비 제어: 프레스, 포장 장비 및 분류 시스템을 포함한 단일 기계를 독립적으로 작동합니다.
안전 인터록: 비상 정지(E-Stop), 광선 차단막 및 안전 도어 모니터링과 같은 보호 조치를 구현하며, ISO 13849 표준을 완벽하게 준수합니다.
3. 생산 라인 조정
다중 장비 동기화: 산업용 버스(예: Profinet, EtherCAT)를 사용하여 컨베이어, 로봇 팔 및 검사 장치를 조정하여 원활한 워크플로우를 보장합니다.
유연한 제조: 생산 레시피를 빠르게 전환하여 제품 사양 변경에 신속하게 적응합니다(예: 식품 가공 라인에서).
4. 데이터 수집 및 모니터링
실시간 보고: 장비 상태 데이터(전류, 진동 등)를 SCADA/MES 시스템으로 전송하여 중앙 집중식 감독을 수행합니다.
고장 예측: 매개변수가 임계값을 초과할 때(예: 모터 과부하) 경고를 트리거하여 계획되지 않은 가동 중단을 방지합니다.
II. PLC의 핵심 기능: 산업 제어의 "두뇌"결정적 제어: 마이크로초 단위의 응답 시간을 제공하여 생산 공정에서 정확한 타이밍을 보장합니다.
높은 신뢰성: 기계적 접점이 없으며 수명이 100,000시간 이상으로 기존 릴레이보다 훨씬 뛰어납니다.
적응성: 프로그래밍을 통해 로직 수정을 허용하여(배선 변경 불필요) 공정 조정을 단순화합니다.
표준화된 인터페이스: 다른 장치와의 원활한 통합을 위해 산업 프로토콜(Modbus TCP, OPC UA)을 지원합니다.
III. 산업 자동화에 대한 PLC의 주요 영향
효율성 혁신: 자동차 용접 라인에서 PLC는 사이클 시간을 60초에서 30초로 단축했습니다.
품질 일관성 향상: 인적 오류를 제거합니다. 예를 들어 조임 토크 정확도를 ±1% 이내로 보장합니다.
비용 최적화: 릴레이 캐비닛 공간과 유지 보수 비용을 70% 이상 절감합니다.
스마트 제조 활성화: 디지털 트윈 모델에 대한 실시간 데이터를 제공하여 예측 최적화를 위해 장비 상태를 매핑합니다.
IV. 산업 자동화의 미래 트렌드
엣지 컴퓨팅: PLC는 AI 기반 품질 검사 모델(예: 실시간 결함 감지)을 로컬에서 실행합니다.
IT/OT 융합: TIA Portal과 같은 도구는 PLC와 Python 스크립트 간의 직접적인 상호 작용을 가능하게 하여 운영 기술과 정보 기술을 연결합니다.
PLC는 산업 자동화의 초석이며, 그 진화는 스마트 제조의 발전을 계속 이끌고 있습니다.