계장 이란?
계장(計裝)이란 단어의 어원 : 영어의 INSRUMENTATION을 각 나라별로 적당하게 번역 또는 조합된 단어이다.
한국/일본 : 計 裝
중 국 : 以 表
독 일 : BMSR 신조어 (계측과 제어)
계장이란?
생산공정에서 계기를 설치 설계하고 관련설비를 운용 하는 기술의 의미로서 그 의미도 매우 포괄적이다.흔히 사용하는 Instrument. Control.Installation.Engin-eering 등의 의미가 있다.
계장의 구성
계장의 전형적인 구성은 그림과 같다.우선 측정 Element(Orifice) 가 있고 측정한 유량을(측정치)를 표준신호로 변환하여 멀리 Panel 까지 전송하는 전송기 가있다.Control Room의 Control-Panel 에는 Transmitter로 부터 전송된 신호를 받아서 동작하는Controller. Recorder등의 Panel계기가 있고 Controller에서 출력된 신호로 동작되는ControlValve가 설치되어 동작하게 된다.
현장 Vessle의 압력이 압력전송기에 의하여 Control-Panel로 전송이 되고 전송된 신호가 Control Panel로 들어와 지시계에서 지시함과 동시에 신호가 경보 설정기의 입력으로 들어가고 설정치 보다 높거나 그 이하 일 때 접점 신호가 출력되어 Relay를 구동 하게 되고 Relay에서 High / Low로 분리된 접점이 출력되어 Ann’-Module을 구동하게 되면 Buzzer가 울리는 동시에 Ann’의 Lamp가 점멸을 하게 된다. 동시에 Relay-Box에서 분리된 또 다른접점은 Control - Valve에 설치된 Sole’-noid Valve를 On/Off 하게 되고 S/V에 공급된 공기원 (Air)를 이용하여 Control - Valve를 Open 또는 Close 함으로서 Vessle 내의 압력을 일정치가 되도록 유지하게 된다.
그림으로 그려진 Control Loop를 Block - Diagram으로 표기하면 그림과 같이 표기를 할수있다.
제어부에서의 동작은 외부에서 희망하는 Process의 일정량(설정치)와 Process의 측정치와의 차이를 계속적으로 비교하여 편차가 있으면 자동적으로 편차에 비례/반비례 하는 신호를 발생하여 조작부가 편차가 없도록 정정동작을 계속하는것을 Control-Loop라고 말하며 Feed-Back 제어라고 말한다.
계장의 역사
1930년대
1.가동Coil형 직독식 계기로서 Servo계기 및 공업용 직류증폭기 전무.
2.조절계는 On-Off동작만 하는것이 전부로서 시정수가 큰 온도제어등은 Control이 불가능 하였다.
3.유량계등의 차압은 U자관형 Mano-meter를 이용하여 유량을 측정하여 공정을 운전 하였다.
1940년대
1.대형 공기식 계기가 미국을 시작으로 개발되기 시작.
2.초기의 Servo식 계기(전위차계식 계기)가 겨우 개발을 시작하여 출하되어 공정운전에 사용되기 시작 하였다.
1951년대
공기식 PID제어 지시조절계의 출현
전기식 Servo계기의 출현
소형공기식 계기의 개발이 미국에서 부터 왕성하게 시작됨
1955년대
미국의 각계기Maker로 부터기술을 도입하여 유럽과 일본 등에서 공기식계기의 생산을 개시함.
소형의 공기식계기의 개발이 완료 되어 대량의 생산체재로 돌입
1958년대
미국의 ISA-Show(미국계장협회)에서 FOXBORO, HONEYWELL및 TAYLOR 등 3사가 소형전자식 계기를 발표하여 전자식계기시대 를 개막하게 된다.
1962년대
미국의 각계기 Maker에서 전자식 계기의 개발이 완료되어 대량생산을 시작하였고 국내의 각Plant에서 전자식 계기를 설치하기 시작
1967년대
세계적으로 DDC(Direct Digital Control)의 개발이 추진되기 시작.
그 당시 에는 대형의 계산기가 직접제어를 담당하는 것으로 초기에는 전자부품과 Soft등으로 신뢰성이 부족하였고 Back-up을 위하여서는 대형의 Computer를 2대 병열로 설치하기 위하여 고가의 투자가 필요하였다.
1975년대
반도체 기술의 획기적인 발달에 의하여 마이크로 프로세서가 개발되고 그에 따라 마이크로 컴퓨터가 개발되기 시작하여 새로운 제어시스템의 DCS(Direct Digital Control System) 이 제작되기 시작.
DCS(분산제어시스템)은 전자산업의 발달에 의하여 마이크로 프로세서 를 분산하여 설치하고 제어를 함으로 제어의 신뢰성이 높아지고 High-Cost의 벽을 넘게 됨
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