4.자동제어 방식별 개요

가. 제어 방식별 개요

가) 전기식 자동제어
동력원으로 전기를 사용하며 제어량의 변화를 바이메탈(Bimetal), 벨로즈(Bellows) 등 물리적 변위로써 검출하여 이것을 수은 스위치, 마이크로 스위치 등의 스위치 동작 이나 포텐쇼메타(Potentiometer)의 저항 변화라는 전기적 변위로 변환시켜서 이 변위를 조작부에 전기식 모터나 릴레이를 제어한다.
구성 요소를 분석해 보면 조절기의 구성은 제어량을 검출해서 조절부의 기준압력과 비교를 하는 검출부와 조절부가 단일체로 되어 있는 것이 일반적이며 조절기와 조작부가 1 : 1의 관계로서 제어계를 구성하고 있다. 예를 들면 제어량을 온도로 할 경우 한 대의 온도조절기와 한 대의 조작부로 구성되게 된다.
즉, 온도조절기 - 밀폐된 벨로즈(검출부)+레버•스프링• 포텐쇼메타(조절기) 조작부- 모듀트롤모터, 링케이지(밸브와 모터 연결구), 밸브로 구성된다.
 * 온도조절기(Thermostat)
 * 상대습도 조절기(Humidity Controller)
 * 압력조절기(Pressure Controller)
 * 조작기(Actuator)
 * 전자밸브(Solenoid Valve)
2Way Valve & 3-Way Valve
모듀트롤모터, 링케이지 (밸브/댐퍼)

나) 전자식 자동제어
동력원으로 전기를 쓰는 것은 전기식과 같으나 소량 검출량은 직접 전기식 변위로 변환시켜 그 소량의 신호를 조절기 내에 있는 설정 신호와 비교하여 그 편찻값을 증폭해 전동모터, 릴레이 등을 동작시키며 목푯값에 대해 정정 동작을 한다.
전자식의 특징은 고감도, 고정 밀도의 제어가 가능하고 목표치 선정, 변경에 원격제어가 가능하다. 간단한 보상제어가 가능하며 경제적인 운전이 가능하나 취급이 다소 복잡하고 전기식 기기보다 가격이 높은 편이다. 전자식 자동제어 기기의 구성요소는 일반적으로 검출부, 조절부, 조작부의 3요소로 분류되지만 전기식이나 공기식에서와 같이 조절기 내에 검출부와 조절부를 내장한 전자식 온도검출기도 있다.
1. 온도 검출기 (Temperature Sensor)
2. 상대습도 검출기 (Relative Humidity Sensor)
3. 조절기 (Controller)
4. 조작기 (Actuator)

다) 공기식 자동제어
보통 1~2kg/2cm2의 깨끗하고 습기가 없는 압축된 공기를 에너지원으로 해서 작동하며 방폭성이고 구조가 간단하며 고도의 제어 동작을 얻을 수 있고 내구성이 있는 데다 조합된 동작이 용이하다는 특징이 있다.
공기식 제어방식이란 공정변수의 변화를 벨로즈, 로드 튜브(Rod Tube), 나일론 등을 이용 물리적 변위로서 검출하여 이 변위량을 공기압으로 변환시켜 모터나 댐퍼를 조작시키는 것이다.
구성요소는 전기식과 같이 조절기의 내부에 검출부와 조절부를 구비한 위치 평형 식 (Motion Balance Type)과 검출부, 조절부, 조작부의 3요소로 형성되는 역 평형 식 (Force Balance Type)이 있다.
 * 온도조절기(Thermostat) - 위치 평형 식
 * 온도 검출기(Temperature Sensor) - 역 평형 식
 * 상대습도 조절기(Humidistat) - 위치 평형 식
 * 상대습도 검출기(Relative Humidity Sensor) - 역 평형 식
 * 압력조절기(Pressure Controller) - 위치 평형 식
 * 압력 검출기(Pressure Sensor) - 역 평형 식
 * 조절기(Controller) - 역 평형 식
 * 전자공기식 조절기(Electro Pneumatic Controller)
 * 릴레이(Relay) - 2위치 동작용, 절환 동작용, 선택 동작용, 역 동작용, 증폭 • 선택 동작용, 증폭 •연속 동작용이 있다.
 * 공기식 조작기(Pneumatic Actuator) - 밸브 조작기와 댐퍼 조작기가 있다.

라) DDC(Direct Digital Control : 직접디지털제어) 방식 자동제어 컴퓨터에 의한 직접 디지털 제어방식은 샘플값에 따라 컴퓨터가 제어량을 연산, 직접 제어하는 방식으로 공조 제어의 한 예로 설명하면 현재의 실내 온도를 측정, 설정값과 비교하여 그 차이에 따라 공조기에 보낼 냉• 온수량을 연산, 직접 밸브에 신호를 보내 제어하는 방식이다.
고도의 기술이 필요한 시스템을 설치, 사용하기 위해서는 현장의 기기 설치 및 배관 배선 공사의 완벽함이 요구되고 있다. 자동화 시스템은 숙련된 전기, 전자 기술자 및 기계 기술자에 의하여 설치하는 것이 바람직하다.

 

나. 제어 방식별 특징

가) 전기식
 * 에너지원을 쉽게 얻을 수 있다.
 * 구조 및 원리가 간단하고 고장이 적다.
 * 기타 방식에 비하여 가격이 저렴하다.
 * 공사가 간단하다.
 * 관리보수가 용이하다.
 * 간단한 장치에 적합하다.

나) 전자식
 * 감도와 정도가 높다.
 * 연속제어 및 순차제어가 가능하다.
 * 간단한 보상제어를 할 수 있어 경제적인 운전이 가능하다.
 * 평균온도 제어가 가능하다
 * 관리보수가 비교적 쉽다

다) 공기식
 * 에너지원이 깨끗하고 건조된 압축공기이다.
 * 연속제어 및 순차제어가 가능하다.
 * 동작이 원활하여 비례동작에 적합하다.
 * 큰 힘을 낼 수 있으므로 대형 장치에 적합하다.

라) DDC 방식
 * 검출 부가 전자식이다.
 * 조절부는 컴퓨터이므로 각종 연산제어가 가능하고 정도 및 신뢰도가 높다
 * 전 제어 계통이 그대로 중앙 감시장치로 연결되므로 중앙에서 설정 변경, 제어방식 변경, 제어 상태의 감시 등이 가능하다.
 * 불가능한 제어 및 감시의 컴퓨터화를 이룰 수 있다.