KR101928729B1 - PLC and server-based power control system and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동측정장치; 절연저항측정창치; 낙뢰보호기; 현장 제어반; 스카다; 상기 스카다에서 낙뢰보호기 고장 신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 각 동력설비의 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 각 동력설비의 고장 신호 횟수에 따른 수명예측을 하고, 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단하고, 스카다에서 제어하는 부하들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리하기 위한 제어 신호를 전송하는 중앙관제장치; 상기 중앙관제장치와 연결되며, 각 현장 단위별로 각 현장제어기의 위치 정보를 저장하고 위치를 표시하는 API 지도 모듈;로 구성된 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a PLC and a server-based power facility control system and method, and more particularly, Insulation resistance measuring device; Lightning protector; Field control panel; Scada; The SCADA receives the fault signal of the lightning protection unit, the advance alarm signal, the lightning signal, and the failure signal of each power plant, and performs the central monitoring and the life prediction according to the number of fault signals of each power facility. The alarm frequency, The number of signals is stored to determine the state of each of the power plants, and when at least one of the loads controlled by the Scada is detected as abnormal, a control signal for managing the normal operation state through the algorithm is transmitted to the Scada Control device; And an API map module connected to the central control unit and storing position information of each field controller for each spot unit and displaying the position.
최근 외부현장에는 무인으로 운영중인 PLC 기반의 현장제어반들이 많이 존재한다. 상기 PLC 기반의 현장제어반들은 현장에 설치된 부하나 태양광 발전기와 같은 부하의 동작상태를 감시하여 이상 상황이 발생하면 즉각 관리자에게 보고하여 신속하게 정상적으로 운영될 수 있도록 조치를 취하고 있다.There are many PLC-based field control boards that are operated unattended in the external field recently. The PLC based on-site control panels monitor the operation status of loads such as solar panels installed in the field, and immediately report to the administrator when an abnormal situation occurs so that they can be operated normally and quickly.
한편, 이러한 현장제어반들 중 일부는 설치되는 현장의 특성상 유선설비 포설이 불가능한 지역이 존재하기 때문에 CDMA와 같은 무선 방식을 이용하여 중앙관제소나 제어장치에 데이터를 전송하고 필요에 따라 제어신호를 무선으로 입력받아 동작하고 있다.However, since some of the field control panels have areas where the wired facilities can not be installed due to the characteristics of the installed sites, data is transmitted to a central station or a control device using a wireless method such as CDMA, It is receiving and operating.
종래에는 각종 설비 고장시 관리자가 일일이 고장 상태를 파악하고 수리를 하여야 하는 불편이 있었을 뿐만 아니라, 고장 위치를 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있었다.Conventionally, there has been a problem that, in case of various types of equipment failures, the administrator has to identify and repair the failure state one by one and also can not grasp the failure position accurately.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 현장 제어반에 포함된 PLC 및 스카다와 연결된 중앙관제장치 기반으로 진동센서신호, 절연저항신호, 낙뢰보호기 고장 신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 각 동력설비의 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 각 동력설비의 고장 신호 횟수에 따른 수명예측을 하고, 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단하고, 제어하는 부하들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리하기 위한 제어 신호를 전송하는 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a system and method for controlling a vibration sensor signal, an insulation resistance signal, a lightning arrestor fault signal, , And receives the failure signal of each power plant to predict the life of the power plant according to the number of fault signals of the central monitoring and each power plant, and stores the number of alarms, the number of times of lightning, and the number of fault signals to determine the state of each power plant, And transmits the control signal for managing the normal operation state through the algorithm when the abnormality of at least one of the loads is detected.
또한, 본 발명은 중앙관제장치에 의해 운영되는 각 현장 제어반에 의해 소프트 스타터 및 인버터를 이용한 기동전류 및 모터 펌프의 워터 해머 현상을 감소시키면서 수명연장 및 피크전류 감소로 인한 에너지 절감이 가능한 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention provides a PLC and a server capable of reducing the start-up current using the soft starter and the inverter and the water hammer phenomenon of the motor pump by the respective control boards operated by the central control unit, Based power plant control system.
또한, 본 발명은 서로 다른 프로토콜을 갖는 설비를 DB, FTP, ETOS를 이용하여, 현장 제어반 및 스카다와 웹으로 연결해 모니터링할 수 있는 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템을 제공하는 데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide PLC and server-based power facility control system capable of monitoring facilities connected to a field control panel, a scada and the web by using DB, FTP, and ETOS for facilities having different protocols .
또한, 본 발명은 PLC 기반으로 현장 데이터 값을 DB에 저장하고, 중앙관제장치가 상기 데이터를 이용해 정상 운전으로 시설을 관리하는 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템을 제공하는 데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide PLC and server-based power facility control system that stores field data values in a DB based on a PLC, and a central control unit manages facilities in normal operation using the data.
또한, 본 발명은 LTE 무선방식 및 VPN(Virtual Private Network)을 적용하여 현장 단말기와 중앙관제장치 간의 통신망을 암호화 하여 해킹방지가 가능한 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템을 제공하는 데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a PLC and server-based power plant control system capable of preventing hacking by encrypting a communication network between a field terminal and a central control apparatus by applying an LTE wireless method and a VPN (Virtual Private Network).
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 복수개의 동력설비들에 설치되어 진동을 측정하는 진동측정장치; 동력설비가 상시 운전 후 정지시 동력설비 절연저항을 측정하는 절연저항 측정장치; 낙뢰를 감지하여 동력설비를 보호하는 낙뢰보호기; 상기 진동측정장치를 통해 측정된 진동을 또는 절연저항 측정장치를 통해 측정된 정보 또는 낙뢰보호기의 낙뢰 정보에 따라 현장에서 PLC 제어하도록 하는 현장 제어반; 상기 현장 제어반을 통해 전달받은 진동값을 이용한 동력설비의 이상 유무를 점검 하고, 상기 절연저항과 기준 절연 저항값과 비교하여 특정치 이상 값 또는 이하 값으로 변하면 사전 경보를 하고, 이 때 측정된 절연저항값을 중앙관제장치로 전송하며, 상기 낙뢰보호기를 통해 낙뢰를 카운터하여, 낙뢰보호기 고장신호를 PLC 기반으로 데이터를 전송하도록 제어하고, 낙뢰보호기 고장신호를 중앙관제장치로 전송하는 스카다; 상기 스카다는 낙뢰보호기 고장신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 각 동력설비의 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 각 동력설비의 고장 신호 횟수에 따른 기준치와 비교하여, 기준치 이상일 경우 수명예측을 하고, 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단하고, 스카다에서 제어하는 각 동력설비들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리하기 위한 제어 신호를 전송하는 중앙관제장치; 상기 중앙관제장치와 연결되며, 각 현장 단위별로 각 현장제어기의 위치 정보를 저장하고 위치를 표시하는 API 지도 모듈;을 포함한다. In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vibration measuring apparatus comprising: a vibration measuring device installed in a plurality of power plants for measuring vibrations; An insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the power plant when the power plant is stopped after the normal operation; A lightning protector protecting the power plant by sensing a lightning stroke; A field control panel for controlling the PLC in the field according to the vibration measured by the vibration measuring device or the information measured through the insulation resistance measuring device or the lightening information of the lightning protection device; The power supply system using the vibration value transmitted through the field control panel is checked for abnormality, and when the value of the insulation resistance is compared with the reference insulation resistance value, A SCADA for transmitting the resistance value to the central control unit, for controlling the lightning strike through the lightning protection unit so as to control the data transmission based on the PLC based on the fault signal of the lightning protection unit, and transmitting the fault signal of the lightning protection unit to the central control unit ; The SCADA receives the fault signal of the lightning protection unit, the pre-alarm signal, the lightning signal, and the failure signal of each power facility, and compares it with the reference value according to the central monitoring and the number of fault signals of each power facility . The number of alarms, the number of lightning strikes, and the number of fault signals are stored to determine the state of each power plant. When at least one of the power plants controlled by the Scada is detected as abnormal, A central control unit for transmitting a control signal for management ; And an API map module connected to the central control unit and storing location information of each field controller for each site unit and displaying the location.
상기 현장 제어기는 동력설비의 전동기의 기동시, 소프트 스타터 및 인버터를 이용하여 기동전류 및 워터 해머 현상을 감소시키면서 수명연장 및 피크전류 감소로 인한 에너지 절감이 가능하도록 제어한다.When the motor of the power plant is started, the field controller controls the soft starter and the inverter so as to reduce the starting current and the water hammer phenomenon, and to extend the life and reduce the energy due to the reduction of the peak current.
상기 중앙관제장치는 서로 다른 프로토콜을 갖는 설비를 DB, FTP, ETOS를 이용하여, 상기 스카다와 웹으로 연결해 기종에 관계없이 모니터링할 수 있다.The central control unit can monitor facilities irrespective of the type by connecting the facilities having different protocols to the SCADA using the DB, FTP, ETOS and the web.
상기 스카다는 PLC 기반으로 현장 데이터 값을 DB에 저장하고, 상기 중앙관제장치는 상기 DB 내용에 근거한 관리 알고리즘을 통해 동력 설비를 최적화하여 관리할 수 있다.The Scada stores the field data values in the DB based on the PLC, and the central control unit can optimize and manage the power facilities through the management algorithm based on the DB contents.
상기 스카다와 중앙관제장치는 LTE 무선방식 및 VPN(Virtual Private Network)을 적용하여 현장 단말기와 중앙관제장치 간의 통신망을 암호화 하여 해킹방지가 가능하다.The SCADA and the central control unit apply the LTE wireless method and the VPN (Virtual Private Network) to encrypt the communication network between the field terminal and the central control unit to prevent the hacking.
본 발명은 진동측정장치가 진동을 측정하고, 절연저항 측정장치가 동력설비가 상시 운전 후 정지시 동력설비 절연저항을 측정하는 단계; 낙뢰보호기가 낙뢰를 감지하여 동력설비를 보호하는 단계; 현장 제어기를 통해 진동측정장치에 의해 측정된 진동을 또는 절연저항 측정장치 등을 통해 측정된 정보 또는 낙뢰보호기의 낙뢰 정보 등에 따라 현장에서 직접 동력 설비 등을 PLC 기반으로 제어하는 단계; 진동측정장치를 포함하는 동력설비에 연결된 PLC 기반의 현장 제어기를 통해 전달받은 진동 정보를 이용하여 스카다가 각 동력설비 이상 유무 점검 하고, 스카다가 절연저항 측정장치를 통해 측정된 절연저항과 기준 절연 저항값과 비교하여 특정치 이상 값 또는 이하 값으로 변하면 사전 경보를 하고, 이를 중앙관제장치로 전송하는 단계; 스카다가 현장 제어기를 통해 전달받은 낙뢰(낙뢰보호기의 측정 수치)를 카운터하여, 낙뢰보호기 고장신호를 현장 제어기의 PLC 기반으로 데이터를 전송하도록 제어하고, 낙뢰보호기 고장신호를 중앙관제장치로 전송하는 단계; 중앙관제장치가 상기 스카다에서 낙뢰보호기 고장신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 고장 신호 횟수 및 낙뢰 횟수에 따른 기준치와 비교하여, 기준치 이상일 경우 수명을 예측하는 단계;The present invention relates to a vibration measuring apparatus for measuring vibration, a method for measuring insulation resistance of a power facility when a power facility is stopped after a normal operation, Detecting a lightning stroke by the lightning protector to protect the power plant; Controlling the power plant or the like directly on the PLC based on the vibration measured by the vibration measuring device through the field controller or the information measured through the insulation resistance measuring device or the lightening information of the lightning protection device or the like; Using the vibration information transmitted through the PLC-based field controller connected to the power plant including the vibration measuring device, Scada checks each power equipment for abnormality and checks the insulation resistance and the standard insulation resistance And if the value changes to a predetermined value or less, a preliminary alarm is generated and transmitted to the central control unit; The step of counting the lightning strikes (measured values of the lightning protector) received by the Scada through the field controller, controlling the lightning fault signal of the lightning protector to transmit data based on the PLC of the field controller, and transmitting the fault signal of the lightning protector to the central control unit ; The central control unit receives the lightning arrestor fault signal, the advance warning signal, the lightning strike signal, and the failure signal in the scada and compares it with the reference value according to the number of times of central monitoring and fault signal and the number of times of lightning, ;
중앙관제장치가 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단하는 단계; 중앙관제장치가 스카다에서 제어하는 부하들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리하기 위한 제어 신호를 현장 제어기로 전송하여 해당 기기를 제어하는 단계; API 지도 모듈은 중앙관제장치와 연결되며, 각 현장 단위별로 각 현장제어기의 위치 정보를 저장하고 위치를 표시하는 단계;를 포함한다.The central control unit stores the number of alarms, the number of times of lightening, and the number of fault signals to determine the state of each power plant; When the central control unit detects an abnormality with respect to at least one of the loads controlled by the scada, transmitting a control signal for managing the normal operation state to the scada through the algorithm to the field controller to control the corresponding device; The API map module is connected to the central control unit, and stores the position information of each field controller for each field unit and displays the position.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 PLC 및 서버 기반으로 낙뢰보호기 고장신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 각 동력설비의 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 각 동력설비의 고장 신호 횟수에 따른 기준치와 비교하여, 기준치 이상일 경우 수명예측이 가능하고, 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단하고, 제어하는 부하들의 이상 유무를 점검할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the lightning arrestor fault signal, the advance alarm signal, the lightning signal, and the failure signal of each power plant are received on the basis of the PLC and the server and are compared with the reference values according to the central monitoring and the number of fault signals of each power plant The life expectancy can be predicted in the case of the reference value or more, and the state of each power equipment can be determined by storing the number of alarms, the number of times of lightening, and the number of fault signals.
또한, 본 발명은 PLC 및 서버 기반으로 제어하는 부하들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, the present invention has a remarkable effect of being able to manage a normal operation state through a Scada algorithm when an abnormality in at least one of loads controlled by a PLC and a server is detected.
또한, 본 발명은 PLC 및 서버 기반으로 제어하는 각 동력설비들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, the present invention has a remarkable effect of being able to manage a normal operation state through a Scada algorithm when an abnormality is detected in at least one of the power plants controlled by the PLC and the server.
또한, 본 발명은 API 지도 모듈을 중앙관제장치와 연결하여, 각 현장 단위별로 각 현장제어기의 위치 정보를 저장하고 위치를 표시하여 고장 위치를 쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.Also, the present invention has an effect of connecting the API map module to the central control unit, storing the position information of each field controller in each field unit, and displaying the position, thereby easily identifying the fault location.
또한, 본 발명은 DB, FTP, ETOS를 이용하여, 서로 다른 프로토콜을 갖는 설비를 모니터링할 수 있어 통일화된 중앙 제어가 가능한 특별한 효과가 있다.In addition, the present invention has a special effect of enabling uniform centralized control by using DB, FTP, and ETOS to monitor facilities having different protocols.
또한, 본 발명은 LTE 무선방식 및 VPN을 적용하여 현장 단말기와 중앙관제장치 간의 통신망을 암호화 하여 해킹방지가 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of preventing hacking by encrypting the communication network between the field terminal and the central control apparatus by applying the LTE wireless method and the VPN.
도 1은 본 발명에 따라 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소프트 스타트와 스탑 그래프를 보여주는 도면이다.
도 3 a,b,c는 본 발명의 일실시예에 따른 스카다가 PLC 기반으로 현장 데이터 값을 DB에 저장하고, DB에 기반해 중앙관제장치가 정상 운전으로 시설을 관리하고 해당 관리자의 휴대폰 단말기에 알람을 전송하며, 이를 API 기반으로 표시해 주는 것을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제어 순서를 보여주는 플로우챠트 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a PLC and a server-based power plant control system according to the present invention.
2 is a diagram illustrating a soft start and a stop graph according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A, 3B, and 3C are diagrams for explaining the operation of the SCADA according to the embodiment of the present invention, in which the field data values are stored in the DB, the central control device manages the facility by normal operation based on the DB, And displays it on an API basis.
4 is a flow chart showing a control procedure according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Further, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 진동측정장치(11), 절연저항 측정장치(12), 낙뢰보호기(13), 현장 제어반(15), 스카다(20), 중앙관제장치(30) 등으로 구성된다.1, the present invention includes a vibration measuring device 11, an insulation
진동측정장치(11)는 동력설비들에 설치되어 진동을 측정하는 장치로서, 동력설비의 이상 유무를 점검하기 위해 중요성이 높은 동력설비 본체에 복수개 설치되어 진동을 실시간 감지할 수 있으며, 감지된 진동측정치를 스카다 장치에 전송한다.The vibration measuring device 11 is installed in the power plants to measure vibration. A plurality of vibration measuring devices 11 are installed in the power plant main body having high importance in order to check the abnormality of the power plants, The measurements are transferred to the Scada device.
절연저항 측정장치(12)는 동력설비가 상시 운전 후 정지시 동력설비 절연저항을 측정하는 장치로서, 전동기 등을 포함하는 동력설비에 과중한 부하가 가해져 전동기에 열이 발생하면 절연물의 열화, 손상 등에 의한 누설 전류에 의한 사고 발생을 예방하기 위한 장치이며, 측정된 절연저항값을 스카다 장치에 전송한다.The insulation resistance measuring device (12) is a device for measuring the insulation resistance of a power facility when the power facility is stopped after a normal operation. When a heavy load is applied to a power facility including an electric motor and the like, , And transmits the measured insulation resistance value to the scada device.
예를 들어 동력설비에 과중한 부하가 가해진 후 정지 시 열에 의해 권선의 절연이 파괴되어 소손될 수 있기 때문이다.For example, after a heavy load is applied to the power plant, the insulation of the windings may be broken and burned due to heat at the time of stopping.
또한 본 발명의 일실시예로서, 소프트 스타터(Soft starter) 및 인버터를 이용하여 동력설비 기동전류 및 워터 해머 현상을 감소시키면서 수명연장 및 피크전류 감소로 인한 에너지 절감이 가능하다.Also, as an embodiment of the present invention, it is possible to reduce energy consumption by extending the service life and reducing the peak current while reducing the power plant starting current and water hammer phenomenon by using a soft starter and an inverter.
낙뢰보호기(13)는 낙뢰 등으로부터 전기선, 통신선 등에 서지전압(큰 에너지를 가지는 충격전압)이 유입되어 전자기기가 파손되는 것을 방지하는 기기이며, 낙뢰 등 이상전압으로부터 과전압을 효과적으로 차단한다.The
도 2에 도시된 바와 같이 동력 설비의 전동기 등에 적용되는 소프트 스타터(a)는 수중 모터펌프(14) 기동과 정지 시 주회로의 싸이리스터로 수중 모터펌프(14)에 인가되는 전압의 크기를 현장 제어기(15) 등을 통해 적정 하게 조절하여 줌으로써, 수중 모터 펌프 기동 시 유입되는 전력을 제한하여 주변의 전기설비의 안정성을 향상 시키고 과도한 기계적 충격을 완화시켜 준다. 이외에도 소프트 스탑(soft stop; b)도 가능하여 충격을 완화시켜줄 수 있다.As shown in FIG. 2, the soft starter (a) applied to the motor of the power plant is a thyristor of the main circuit at the start and stop of the
예를 들어, 현장 제어반(15) 등을 통해 동력설비에 포함된 모터 펌프(14)의 기동 토크에 알맞은 저전압부터 최대 토크가 발생하는 고전압까지 서서히 공급하여 부드럽게 기동한다.For example, the engine 10 is gradually supplied from the low voltage suitable for the starting torque of the
또한 상기 소프트 스톱은 현장 제어반(15) 등을 통해 동력설비의 수중 모터 펌프에서 역류에 의해 배관이나 임펠러가 손상되는 것을 방지하고 워터 해머 현상도 방지할 수 있다.In addition, the soft stop can prevent damage to the pipe or the impeller due to reverse flow in the underwater motor pump of the power plant through the
낙뢰보호기(13)는 낙뢰를 감지하여 동력설비를 보호하는 장치로서, 낙뢰발생 시 전자설비를 차단시켜 낙뢰로부터 기기를 보호하며, 낙뢰 감지시 스카다(20)를 통해 중앙관제장치(30)로 전송된다.The
현장 제어반(15)는 상기 진동측정장치(11)를 통해 측정된 진동을 또는 절연저항 측정장치 등을 통해 측정된 정보 또는 낙뢰보호기의 낙뢰 정보 등에 따라 현장에서 직접 동력 설비 등을 제어할 수 있도록 한다.The
스카다(20)는 상기 진동측정장치(11)를 통해 측정된 진동 정보 등을 수집하는 현장 제어반(15)의 이상 유무를 점검 한다.The scada (20) checks the presence or absence of a field control panel (15) for collecting vibration information and the like measured through the vibration measurement device (11).
따라서 스카다(20)는 중요성이 높은 본체에 복수개 설치된 진동측정장치(11)에 연결된 현장 제어반(15)로 부터 전달 받은 동력 설비 본체의 이상 정보를 기준치와 비교하여, 기준치 이상일 경우 중앙관제장치(30)에 즉시 전송할 수 있고, 중앙관제장치(30)는 수명예측, 동력설비 상태 파악, 정상 관리 등이 가능하게 된다.Therefore, the scada 20 compares the abnormality information of the power plant main body received from the
또한 스카다(20)는 절연저항 측정장치를 통해 측정된 절연저항과 기준 절연 저항값을 현장 제어반(15)로부터 전달받아, 상기 값을 비교하여 특정치 이상 값 또는 이하 값으로 변하면 사전 경보를 하고, 절연저항측정값을 중앙관제장치(30)로 전송한다.Further, the scada 20 receives the insulation resistance measured by the insulation resistance measuring device and the reference insulation resistance from the on-
예를 들어, 동력설비 내부의 전동기에 열이 발생하면 절연물의 열화, 손상 등에 의한 누설 전류에 의한 사고가 발생할 위험이 매우 크므로 현장 제어반(15)로부터 전달받은 즉시 스카다(20)가 즉시 중앙관제장치(30)에 보고할 수 있도록 한다.For example, when heat is generated in an electric motor inside a power plant, there is a great risk of accident caused by leakage current due to deterioration or damage of the insulation. Therefore, immediately after the scada 20 is received from the
또한 스카다(20)는 상기 낙뢰보호기를 통해 낙뢰를 카운터하여, 낙뢰보호기 고장신호를 PLC 기반의 현장 제어반(15)에 해당 데이터를 전송하도록 제어하고, 낙뢰보호기 고장신호를 중앙관제장치(30)로 전송한다.Also, the scada 20 counts the lightning strike through the lightning protection unit, controls the lightning protection unit failure signal to transmit the corresponding data to the PLC-based
중앙관제장치(30)는 상기 스카다(20)에서 낙뢰보호기 고장신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 고장 신호 횟수에 따른 기준치와 비교하여, 기준치 이상일 경우 수명예측을 하고, 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단하고, 스카다(20)에서 제어하는 현장 제어반(15)들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다(20)에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리하기 위한 제어 신호를 전송한다. The
또한 중앙관제장치(30)는 FEP 서버 기반으로 여러 현장을 동시에 상기 LTE무선통신 모듈을 통해 접속(1:N)이 가능하다.In addition, the
상기 중앙관제장치(30)는 FEP 서버 기반에 예측 알고리즘을 적용하여 환경오염을 사전 예측하여 환경오염을 사전 예방할 수 있도록, 환경오염 발생 시 관련설비의 원격제어 기능을 포함한다.The
또한, 본 발명은 서로 다른 프로토콜을 갖는 설비를 DB, FTP, ETOS(Ethernet To Serial Gateway)를 이용하여, 상기 중앙관제장치(30)가 스카다(20)와 웹으로 연결해 기종에 관계없이 호환성 있게 모니터링할 수 있다.In addition, the present invention can be realized by connecting the
상기 FTP 서버를 설정한 후, 상기 ETOS의 강력한 통신 기능을 통해 기존 장비가 핵심 네트워크에 연결되는 것이 가능하고, RS232C, RS422 / RS485, Ethernet, DIO, AIO와 같은 IO입력까지 다양한 인터페이스로부터 공급되는 실시간 데이터를 수집할 수 있다.After setting up the FTP server, the ETOS can be connected to the core network through the powerful communication function. In addition, the ETOS can be connected to the core network through a variety of interfaces such as RS232C, RS422 / RS485, Ethernet, DIO, Data can be collected.
상기 ETOS는 이더넷(Ethernet), 시리얼(Serial)을 사용하는 다양한 이기종 설비들간의 데이터 통신을 가능하게 하는 산업용 네트워크 서버(Industrial Network Server)이다. The ETOS is an industrial network server that enables data communication between various heterogeneous equipment using Ethernet and serial.
또한, ETOS는 실시간 생산 데이터를 수집하고, 이 데이터를 DB에 저장함으로써, 이기종 디바이스간의 정보를 모으고 분석할 수 있다.In addition, ETOS can collect and analyze information between heterogeneous devices by collecting real-time production data and storing this data in a DB.
따라서 시리얼 및 이더넷 내장 프로토콜은 사용자로 하여금 간단한 시스템설정만으로 해당 프로토콜을 사용하는 설비와 통신이 가능하도록 하며, 오픈 프로토콜이 아닌 설비 제작사 고유의 프로토콜을 사용하는 설비들도 ETOS를 이용하여 이기종간의 통신이 가능하며, 강력한 사용자 정의 프로토콜 편집기능에 의해 통신이 가능하다.Therefore, serial and Ethernet built-in protocols enable users to communicate with facilities using the protocol only by simple system setup. Also, facilities using proprietary protocol other than open protocol are also used for ETOS It is possible to communicate with a powerful user-defined protocol editing function.
도 3a, b, c는 본 발명의 일실시예에 따른 스카다가 PLC 기반으로 현장 데이터 값을 DB에 저장하고, DB에 기반해 중앙관제장치가 정상 운전으로 시설을 관리하고 해당 관리자의 휴대폰 단말기에 알람을 전송하며, 이를 API 기반으로 표시해 주는 것을 보여주는 도면이다.FIGS. 3A, 3B, and 3C are diagrams for explaining a method for storing a scene data value in a DB based on a Scada PLC according to an embodiment of the present invention, managing the facility in a normal operation based on the DB, An alarm is transmitted, and this is displayed based on an API.
도 3a, b에 도시된 바와 같이 상기 스카다(20)는 PLC 기반의 현장 제어기(15)로부터 전달받은 현장 데이터 값을 DB에 저장하고, 상기 중앙관제장치(30)는 상기 DB에 기반하여 정상 운전 상태로 시설을 관리한다.3A and 3B, the scada 20 stores a field data value received from the PLC-based
또한 도 3c에서처럼 각 시설의 관리 상태 등을 API 기반으로 위치를 표시해 줄 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3C, the management status of each facility can be displayed based on the API.
API 지도 모듈(25)은 중앙관제장치(30)와 연결되며, 각 현장 단위별로 각 현장제어기의 위치 정보를 저장하고 위치를 표시하여 준다.The
상기 스카다(20)와 중앙관제장치(30)는 LTE 무선방식 및 VPN(Virtual Private Network)을 적용하여 스카다(20)와 중앙관제장치(30) 간의 통신망을 암호화 하여 해킹방지가 가능하다. 예를 들어 무선 LTE를 지원하는 유무선 VPN 장비 등을 사용할 수 있다.The SCADA 20 and the
도 4에 도시된 바와 같이 이하 본 발명의 실시를 위한 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템을 이용한 제어 방법에 대하여 자세히 설명한다.As shown in FIG. 4, a control method using a PLC and a server-based power plant control system for implementing the present invention will now be described in detail.
먼저 진동측정장치를 통해 진동을 측정하고, 절연저항 측정장치를 통해 동력설비가 상시 운전 후 정지시 동력설비 절연저항을 측정한다(S101).First, the vibration is measured through the vibration measuring device, and the power equipment insulation resistance is measured by the insulation resistance measuring device when the power facility is stopped after the normal operation (S101).
낙뢰보호기를 통해 낙뢰를 감지하여 제어장치 및 동력설비를 보호한다(S102).The lightning strike is detected through the lightning protection device to protect the control device and the power installation (S102).
현장 제어기를 통해 진동측정장치에 의해 측정된 진동을 또는 절연저항 측정장치 등을 통해 측정된 정보 또는 낙뢰보호기의 낙뢰 정보 등에 따라 현장에서 직접 동력 설비 등을 PLC 기반으로 제어한다(S103) The power plant or the like is directly controlled on the PLC based on the vibration measured by the vibration measuring device through the field controller or the information measured through the insulation resistance measuring device or the lightening information of the lightning protection device or the like (S103)
진동측정장치를 포함하는 동력설비에 연결된 PLC 기반의 현장 제어반을 통해 전달받은 진동 정보를 이용하여 스카다가 각 동력설비 이상 유무 점검 하고, 스카다가 절연저항 측정장치를 통해 측정된 절연저항과 기준 절연 저항값과 비교하여 특정치 이상 값 또는 이하 값으로 변하면 사전 경보를 하고, 이를 중앙관제장치로 전송한다(S104). Using the vibration information transmitted through the PLC-based on-site control panel connected to the power equipment including the vibration measuring device, Scada checks each power equipment for abnormality, (S104). If the value is less than or equal to a predetermined value or less, a preliminary alarm is generated and transmitted to the central control unit (S104).
스카다가 현장 제어반을 통해 전달받은 낙뢰(낙뢰보호기의 측정 수치)를 카운터하여, 낙뢰보호기 고장신호를 현장 제어반의 PLC 기반으로 데이터를 전송하도록 제어하고, 낙뢰보호기 고장 신호를 중앙관제장치로 전송한다(S105).SCADA counts the lightning strikes (measured values of the lightning protector) received from the field control panel, controls the lightning fault signal of the lightning protection device to transmit data based on the PLC of the field control panel, and transmits the fault signal of the lightning protection device to the central control device S105).
중앙관제장치가 상기 스카다에서 낙뢰보호기 고장신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 각 동력설비의 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 고장 신호 횟수 및 낙뢰 횟수에 따른 수명을 예측한다(S106).The central control unit receives the fault signal of the lightning protection unit, the advance alarm signal, the lightning signal, and the failure signal of each power facility in the scada, and estimates the life span according to the central monitoring, the number of fault signals, and the number of times of lightening (S106).
중앙관제장치가 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단한다(S107).The central control unit stores the number of alarms, the number of times of lightening, and the number of fault signals to determine the state of each power plant (S107).
중앙관제장치가 스카다에서 제어하는 부하들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리하기 위한 제어 신호를 현장 제어반으로 전송하여 해당 기기를 제어한다(S108).If it is detected that there is an abnormality in at least one of the scada-controlled loads, the central control unit transmits a control signal for managing the normal operation state to the scada through the algorithm to control the corresponding equipment (S108) .
API 지도 모듈(25)은 중앙관제장치와 연결되며, 각 현장 단위별로 각 현장제어기의 위치 정보를 저장하고 위치를 표시한다(S109).The
11 : 진동측정장치
12 : 절연저항 측정장치
13 : 낙뢰보호기
14 : 수중 모터펌프
15 : 현장 제어기
20 : 스카다
25 : API 지도 모듈
30 : 중앙관제장치11: Vibration measuring device
12: Insulation resistance measuring device
13: Lightning protector
14: Underwater motor pump
15: Field controller
20: Scada
25: API Map Module
30: Central control unit
Claims (6)
동력설비가 상시 운전 후 정지시 동력설비 절연저항을 측정하는 절연저항 측정장치;
낙뢰를 감지하여 동력설비를 보호하는 낙뢰보호기;
상기 진동측정장치를 통해 측정된 진동 또는 절연저항 측정장치를 통해 측정된 정보 또는 낙뢰보호기의 낙뢰 정보에 따라 현장에서 PLC 제어하도록 하는 현장 제어반;
상기 현장 제어반을 통해 전달받은 진동값을 이용한 동력설비의 이상 유무를 점검 하고, 상기 절연저항을 기준 절연 저항값과 비교하여 특정치 이상 값 또는 이하 값으로 변하면 사전 경보를 하고, 이 때 측정된 절연저항값을 중앙관제장치로 전송하며, 상기 낙뢰보호기를 통해 낙뢰를 카운터하여, 낙뢰보호기 고장신호를 PLC 기반으로 데이터를 전송하도록 제어하고, 낙뢰보호기 고장신호를 중앙관제장치로 전송하는 스카다;
상기 스카다는 낙뢰보호기 고장신호, 사전 경보 신호, 낙뢰 신호, 및 각 동력설비의 고장신호를 전달받아 중앙 모니터링 및 각 동력설비의 고장 신호 횟수에 따른 기준치와 비교하여, 기준치 이상일 경우 수명예측을 하고, 경보 횟수, 낙뢰 횟수, 고장 신호 횟수를 저장하여 각 동력설비들의 상태를 판단하고, 스카다에서 제어하는 각 동력설비들 중 적어도 하나에 대한 이상 여부가 감지되면 스카다에 알고리즘을 통해 정상 운전 상태로 관리하기 위한 제어 신호를 전송하는 중앙관제장치;
상기 중앙관제장치와 연결되며, 각 현장 단위별로 각 현장제어기의 위치 정보를 저장하고 위치를 표시하는 API 지도 모듈;을 포함하되,
상기 중앙관제장치는 서로 다른 프로토콜을 갖는 설비를 DB, FTP, ETOS를 이용하여, 상기 스카다와 웹으로 연결해 기종에 관계없이 모니터링하고, FEP 서버 기반에 예측 알고리즘을 적용하여 환경오염을 사전 예방할 수 있도록 환경오염 발생 시 관련설비의 원격제어 기능을 하며, FEP 서버 기반으로 여러 현장제어반을 동시에 LTE무선통신 모듈을 통해 접속(1:N)이 가능하고,
상기 스카다는 PLC 기반으로 현장 데이터 값을 DB에 저장하고, 상기 중앙관제장치는 상기 DB 내용에 근거한 관리 알고리즘을 통해 동력 설비를 정상 상태로 유지되도록 관리할 수 있는 것을 특징으로 하는 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템.A vibration measuring device installed in a plurality of power plants for measuring vibration;
An insulation resistance measuring device for measuring the insulation resistance of the power plant when the power plant is stopped after the normal operation;
A lightning protector protecting the power plant by sensing a lightning stroke;
A field control panel for performing PLC control in the field according to the vibration measured by the vibration measuring device or the information measured through the insulation resistance measuring device or the lightening information of the lightning protection device;
The presence or absence of an abnormality in the power plant using the vibration value transmitted through the field control panel is checked and a preliminary alarm is made when the insulation resistance is compared with a reference insulation resistance value to change the value to or below a predetermined value, A SCADA for transmitting the resistance value to the central control unit, for controlling the lightning strike through the lightning protection unit so as to control the data transmission based on the PLC based on the fault signal of the lightning protection unit, and transmitting the fault signal of the lightning protection unit to the central control unit ;
The SCADA receives the fault signal of the lightning protection unit, the pre-alarm signal, the lightning signal, and the failure signal of each power facility, and compares it with the reference value according to the central monitoring and the number of fault signals of each power facility . The number of alarms, the number of lightning strikes, and the number of fault signals are stored to determine the state of each power plant. When at least one of the power plants controlled by the Scada is detected as abnormal, A central control unit for transmitting a control signal for management ;
And an API map module connected to the central control unit and storing position information of each field controller for each spot unit and displaying the position,
The central control unit can monitor facilities irrespective of the type by connecting the facilities with different protocols to the SCADA using the DB, FTP and ETOS, and applying a prediction algorithm on the FEP server basis to prevent environmental pollution (1: N) can be connected through LTE wireless communication module at the same time to various field control boards based on FEP server,
Wherein the Scada stores PLC-based field data values in a DB, and the central control unit can manage the power facilities to be maintained in a steady state through a management algorithm based on the DB contents. Power plant control system.
상기 현장 제어기는 동력설비의 전동기의 기동시, 소프트 스타터 및 인버터를 이용하여 기동전류 및 워터 해머 현상을 감소시키면서 수명연장 및 피크전류 감소로 인한 에너지 절감이 가능하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템.The method according to claim 1,
Wherein the on-site controller controls the start-up current and the water hammer phenomenon by using a soft starter and an inverter when starting the motor of the power plant so as to reduce life time and reduce energy due to peak current reduction. Based power plant control system.
상기 스카다와 중앙관제장치는 LTE 무선방식 및 VPN(Virtual Private Network)을 적용하여 현장 단말기와 중앙관제장치 간의 통신망을 암호화 하여 해킹방지가 가능한 것을 특징으로 하는 PLC 및 서버 기반의 동력 설비 제어시스템.The method according to claim 1,
Wherein the SCADA and the central control device are capable of preventing hacking by encrypting a communication network between a field terminal and a central control device by applying an LTE wireless method and a VPN (Virtual Private Network).
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