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문제 정의
- 본 연구는 200 ~ 500톤 규모의 원형철제빈을 이용하여 벼의 상온통풍건조 및 저장 중에 외기조건과 곡온을 이용하여 송풍기, 히터 및 교반기 등 단위기계를 자동화하여 건조저장시설 자동관리시스템을 개발하기 위하여 수행되었다.
제안 방법
- 각 단위기계(송풍기, 히터, 교반기)를 단속하기 위해 모터를 제어할 수 있는 SSR(Solid State Relay) Input DC3~40V와 Ouput AC 220V 15A를 사용하여 제어를 하도록 하단에 3개를 설치하였다. 또한 케이스는 자동관리장치가 위치한 곳이 먼지와 습도차가 큰 외기에 노출되어 있으므로 방진, 방습등에 강한 재료를 사용하여 완전히 밀폐가 가능한 제품을 선 택하여 사용하였으며 전면 판넬 조작 및 빈 상태 표시를 잘 볼 수 있도록 투명 커버를 사용하였다.
- 건조자동모드 프로그램은 외기습도에 의한 송풍기 자동제어를 기본 방향으로 개발하였으며 목표 습도 입력, 외기습도 수집, 목표 습도 및 외기습도 비교, 송풍기 가동 및 정지가 반복적으로 이루어지도록 개발하였다.
- 다. 건조자동모드는 외기습도에 의한 송풍기 자동제어를 기본 방향으로 개발하였으며 목 표 습도 입력, 외기습도 수집, 목표 습도 및 외기습도 비교, 송풍기 가동 및 정지가 반복적으로 이루어지도록 개발하였다 .
- 건조자동모드와 저장자동모드에서 이상외기습도와 이상곡온설정을 입력할 수 있도록 BCD스위치를 설치하여 확인과 동시에 장치내에 입력이 가능하도록 하였다.
- 가. 건조저장 자동관리 시스템은 자동관리 장치 및 자동관리 프로그램으로 구성하였다.
- 나. 건조저장시설 자동관리 장치의 메인프로그램은 PICBASIC(ver 1.0) 언어로 개발하였으며, 자동저장모드, 자동건조모드 및 수동모드 등 3가지 Sub-Program으로 개발하였다.
- 또한 사용자가 오작동을 방지하기 위해 각 모드에 해당하는 버튼만 작동이 가능하며 오 류가 발생시 사용자에게 즉시 알람을 주도록 하였다. 알람에도 반응이 없을 시에는 시스템을 정지하므로 사용자의 오류를 최소화 시켰다.
- 5초간격은 데이터가 이동시 곡온측정이 오버슈트 (Overshoot)를 방지하기 위한 것이며, 5초 사이에 가장 마지막 5초가 되는 안정적인 순간에 측정된 데이터를 사용하게 된다. 또한 사용자에 표시되는 곡온은 벽체에 있는 온도센서 9개, 즉 상, 중, 하 각각 3개 씩 평균을 산출한 후 사용자에게 알려주며, 빈내의 곡온센서 9개의 데이터는 건조저장시설 자동관리 장치에 모두 모니터링 되지 않으나, 시스템 동작 시 전체 자료를 이용하도록 하였다. 곡온 데이터는 저장자동모드에서 사용하게 된다.
- 상온통풍건조수동모드에서는 송풍기, 히터 및 교반기는 사용자의 판단에 의해서 제어된다. 또한 수동모드에는 타이머를 설치하여 사용자 가동시간을 입력하여 송풍기를 시간제어를 할 수 있도록 하였다.
- 저장수동모드에서는 송풍기, 히터 및 교반기는 사용자의 판단에 의해서 제어된다. 또한 수동모드에는 타이머를 설치하여 사용자가 가동시간올 입력하여 송풍기를 시간제어를 할 수 있도록 하였다
- ~40V와 Ouput AC 220V 15A를 사용하여 제어를 하도록 하단에 3개를 설치하였다. 또한 케이스는 자동관리장치가 위치한 곳이 먼지와 습도차가 큰 외기에 노출되어 있으므로 방진, 방습등에 강한 재료를 사용하여 완전히 밀폐가 가능한 제품을 선 택하여 사용하였으며 전면 판넬 조작 및 빈 상태 표시를 잘 볼 수 있도록 투명 커버를 사용하였다.
- 건조자동모드와 같이 곡온설정이 필요값 범위와 일치하지 않을 경우는 기본값을 150로 설정하여 안전성, 사용자의 실수 및 자동관리 장치의 오류를 최소화 시켰다. 또한 히터사용시 송풍기의 가동이 확인이 된 다음에만 히터가 작동하도록 하여 기계적 오류를 사전에 방지하도록 프로그램 하였다.
- 메인 프로그램은 PICBASIC(ver 1.0) 언어로 개발하였으며 , 자동저장모드, 자동건 조모드 및 수동모드 둥 3가지 Sub-Program과 곡온 및 외기온 . 습도 센서로부터 자료를 수집하여 각 모드에 전달해주며, 장치의 전면에 모니터링이 가능한 프로그램을 개발하였다.
- 전면판넬은 그림 4와 같이 구성하였으며, 전면 판넬은 곡온의 위치를 판단하기 쉽게 사 일로 그림을 배경에 삽입하여 초기사용자도 곡온센서의 위치를 쉽게 판단할 수 있게 하였다. 모드선택 스위치는 모드에 해당하는 부분에 LED를 표시하여 조작이 가능한 위치를 지시하므로 초기사용자도 쉽게 판단을 할 수 있게 하였으며 송풍기, 히터, 교반기등 각각의 단 위기계는 가동여부를 판단할 수 있게 LED버튼을 사용하여 쉽게 알아볼 수 있도록 하였다.
- 상대습도가 불순할 경우 송풍기의 작동에 무리가 갈 수 있으므로 5분의 시간간격을 주도록 하였다. 목표 상대 습도는 60 ~ 95% 범위로 제한올 두었으며, 입력값이 이 범위에 만족하지 못할 경우 85% 를 default 값으로 대체하도록 프로그램을 개발하였다.
- 저장자동모드 프로그램 사용자에 의해 입력된 목표 곡온을 기본으로 송풍기를 자동 제어 하도록 개발하였다. 빈내의 곡온센서에서 각각 5초간격으로 수집하여 목표 곡온과 비교하도 록 하였다.
- 저장자동모드는 사용자에 의해 입력된 목표 곡온을 기본으로 송풍기를 자동 제어하 도록 개발하였다. 빈내의 곡온은 벽체에 있는 9개로 각각 5초간격으로 수집하도록 개발하였다.
- , 5분 동안 수집하여 평균값을 이용하였다. 상대습도가 불순할 경우 송풍기의 작동에 무리가 갈 수 있으므로 5분의 시간간격을 주도록 하였다. 목표 상대 습도는 60 ~ 95% 범위로 제한올 두었으며, 입력값이 이 범위에 만족하지 못할 경우 85% 를 default 값으로 대체하도록 프로그램을 개발하였다.
- 자동관리 장치는 상온통풍건조의 자동모드, 저장벼의 자동모드 및 수동모드 3개의 모드로 구성하였다. 상온통 풍건조 자동모드는 외기습도의 조건에 따라 송풍기를 자동 제어하도록 하였으며, 저장 자동 모드는 빈내의 곡온의 상황을 분석하여 이상 징후 시 송풍기를 자동 제어하도록 구성하였다. 수동모드는 사용자가 임의로 송풍기, 히터 및 교반기 등 단위기계를 작동할 수 있도록 구성하였다.
- 0) 언어로 개발하였으며 , 자동저장모드, 자동건 조모드 및 수동모드 둥 3가지 Sub-Program과 곡온 및 외기온 . 습도 센서로부터 자료를 수집하여 각 모드에 전달해주며, 장치의 전면에 모니터링이 가능한 프로그램을 개발하였다.
- 외기 온 . 습도와 곡온의 표시는 7-Segment로 표시하여 어두운 곳에서도 쉽게 알아볼 수 있게 하였으며, 소수점 첫째자리까지 표시를 하여 정확한 정보를 사용자에게 알려주도록 하였다.
- 이상 곡온 발견시 송풍기 가동 시간을 30분으로 하였으며, 30분 후 빈내의 곡온을 재 수 집하도록 하였다. 재 수집한 곡온의 이상 징후가 제거된다면 가동을 중지하고, 반대로 계속적으로 이상 발견시 송풍기 가동 및 사용자에게 위험표시하도록 하였다.
- 저장에 사용되는 곡온은 5초 간격으로 수집되도록 하였다. 자동관리 장치는 곡온 센서 1 ~ 9개를 순차적으로 수집하도록 하였다. 5초간격은 데이터가 이동시 곡온측정이 오버슈트 (Overshoot)를 방지하기 위한 것이며, 5초 사이에 가장 마지막 5초가 되는 안정적인 순간에 측정된 데이터를 사용하게 된다.
- 그림 1은 건조저장시설 자동관리 시스템의 기본구성을 나타낸 것이다. 자동관리 장치는 상온통풍건조의 자동모드, 저장벼의 자동모드 및 수동모드 3개의 모드로 구성하였다. 상온통 풍건조 자동모드는 외기습도의 조건에 따라 송풍기를 자동 제어하도록 하였으며, 저장 자동 모드는 빈내의 곡온의 상황을 분석하여 이상 징후 시 송풍기를 자동 제어하도록 구성하였다.
- 이상 곡온 발견시 송풍기 가동 시간을 30분으로 하였으며, 30분 후 빈내의 곡온을 재 수 집하도록 하였다. 재 수집한 곡온의 이상 징후가 제거된다면 가동을 중지하고, 반대로 계속적으로 이상 발견시 송풍기 가동 및 사용자에게 위험표시하도록 하였다.
- 저장자동모드 프로그램 사용자에 의해 입력된 목표 곡온을 기본으로 송풍기를 자동 제어 하도록 개발하였다. 빈내의 곡온센서에서 각각 5초간격으로 수집하여 목표 곡온과 비교하도 록 하였다.
- 라. 저장자동모드는 사용자에 의해 입력된 목표 곡온을 기본으로 송풍기를 자동 제어하 도록 개발하였다. 빈내의 곡온은 벽체에 있는 9개로 각각 5초간격으로 수집하도록 개발하였다.
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