조절계 – metoree本番管理

조절계란?

조절계는 기계의 출력을 자동으로 조절하기 위한 장치입니다.

지시 조절기 또는 온도 조절기라는 명칭으로 제품 판매되는 경우가 많습니다. 온도 조절기로 판매되는 기기 중에도 온도 외의 다른 조절이 가능한 제품도 많이 있습니다.

온도, 습도, 압력, 유량 등의 물리적 파라미터를 센서에서 입력받아 값을 지시합니다. 이것이 설정한 목표값과 같아지도록 피드백을 준다. 조정하고자 하는 파라미터의 현재값과 설정값을 모니터링하는 디스플레이가 있는 제품이 일반적입니다.

디스플레이가 아날로그 지침인 경우 아날로그 조절계, 7세그먼트 표시인 경우 디지털 조절계라고 합니다. 현재는 디지털 조절계가 주류입니다. 아날로그 지침의 경우 현재 값 표시가 생략된 경우도 있습니다.

조절계는 산업기기에서 가전제품에 이르기까지 광범위하게 사용된다. 다음은 조절계 사용 용도의 일례입니다.

파라미터를 일정하게 유지하고자 할 때 활용됩니다. 또한, 컴퓨터와 연동하여 모니터링한 데이터를 로깅하는 경우도 있습니다.

조절계는 센서 부분, 처리 연산 및 모니터 부분, 출력 부분으로 구성된다. 센서 부분은 물리량을 입력하는 부분입니다. 온도라면 온도계, 습도라면 습도계 등 조절하고자 하는 물리량의 센서를 사용합니다.

처리 연산 및 모니터 부분에서는 값을 모니터링하면서 출력값을 조절합니다. 측정값과 목표값은 회로에 내장된 비교기 등을 통해 크고 작은 비교를 하여 출력값을 결정하여 출력부로 보냅니다. 피드백을 하기 위한 제어 동작에는 다양한 방식이 있습니다.

측정값이 목표값에 비해 낮으면 출력을 ON으로, 높으면 OFF로 전환하는 동작입니다. 이 동작을 반복하여 측정값을 목표치 부근으로 유지합니다.

목표치와의 차이에 비례하여 제어 출력을 하는 동작으로, ON/OFF 동작보다 부드러운 동작이 가능하지만 목표치 부근에서 비교적 크게 변동합니다. 목표치에서 조금 벗어난 곳에서 안정화되는 것을 오프셋이라고 하며, 적분 동작 등으로 조정합니다.

목표값과 측정값의 차이의 시간 적분값을 기준으로 제어하는 동작입니다. 비례 동작으로 오프셋이 발생했을 때, 오프셋을 없애기 위해 사용하는 경우가 많습니다. 비례 동작과 함께 사용합니다.

측정값의 변화율(미분값)에 따라 출력하는 동작입니다. P, I, D 동작을 각각 조합한 것을 PID 동작이라고 하며, 각 동작의 장점을 합친 효과를 얻을 수 있습니다.

조절계는 설치 크기, 입력 사양, 출력 사양, 통신 방식 등에 따라 선정합니다.

설치 크기는 조절계를 설치할 패널의 크기입니다. 일반적으로 조절계는 금속제 제어반의 표면 패널에 설치하는 경우가 많으므로 설치 공간에 따라 제품을 선택한다. 많은 조절계를 배치하고 싶다면 소형 제품을 선택합니다.

입력 사양은 입력 신호와 입력 점수 등의 사양입니다. 제어하고자 하는 물리량에 따라 선택합니다. 입력 신호가 온도의 경우, 온도 측정 저항체나 열전대를 사용하는 경우가 많습니다.

온도 측정 저항체는 주로 PT100Ω 사양이 많으며, 열전대는 사용 온도에 따라 K, R, B 등으로 구분하여 사용합니다. 온도 이외의 경우 4-20mA 입력이나 1-5V 입력의 기기를 연결하는 경우가 많습니다.

입력 신호는 도입할 수 있는 신호의 수입니다. 제어 대상 기기에는 제어 루프를 2개씩 조합한 ‘캐스케이드 제어’를 실시하고자 하는 경우도 있어 입력이 2개 이상 필요한 경우도 있습니다.

출력 사양은 출력 기기에 전송하는 신호의 사양입니다. 아날로그 제어의 경우 4-20mA 또는 1-5V 출력이 일반적이며, ON-OFF 제어의 경우 접점 출력 또는 트랜지스터 출력이 많습니다. 출력 대상 기기 사양에 따라 선택합니다.

통신 방식은 컴퓨터와 통신하기 위한 방식입니다. 통신을 통해 컴퓨터에 측정값이나 출력값을 전송하거나 컴퓨터로부터 목표값을 변화시키고자 할 때 사용합니다.

컴퓨터와 통신을 하는 경우, 과거에는 RS422나 RS485 등의 시리얼 통신이 일반적이었습니다. 최근에는 LAN 케이블을 통한 이더넷 통신이 주류를 이루고 있습니다.