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임베디드시스템에 의한 오수처리시설 제어장치 개발
Development of Sewage Treatment Equipment Control Unit by Embedded System 원문보기

대한안전경영과학회 2007년도 춘계학술대회, 2007 Apr. 28, 2007년, pp.51 - 59  

정영득 (전주비전대학 산업경영과) ,  김건호 (안산공과대학 산업경영과) ,  박주식 ((주)아이토크콘트롤즈 기술연구소) ,  강경식 (명지대학교 안전경영연구소)

초록
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오수처리시설물 제어하는 기존 제어장치는 PLC에 의한 것으로 조건제어, 유지관리, 기능확장에 따른 운영에 많은 어려움을 가지고 있다. 본 연구에서는 임베디드 시스템에 의한 제어장치를 개발하여 다양한 환경에 대한 유입수량, 농도상태에 따른 반응시간 및 전체 진행시간을 프로그램 하기 쉬운 구조로 하였다. 또한 효율적인 장비가동으로 설비보전을 할 수 있어 유지비용을 줄일 수 있다. 가장 큰 목적은 사용자와 관리자가 쉬운 유지관리를 위해 보다 더 신뢰할 수 있는 배출수 운영으로 하천 수질개선을 위함이다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 구성하였다. AD부는 4-20mA 전류형과 DC 0-5V 신호를 처리하였는데 DO(Dissolved Oxygen) 센서, CT(Current Transformer), 전압측정회로, 온도센서 및 pH센서 연결을 위한 입력단자를 두었다. 타기종과 PC 또는 원격통신을 위한 통신(인터페이스) 포트를 설계하여 향후에 장비 확장에 효과를 두고 있다.
  • DO 상태값을 매분단위로 누적하였다가 전 상태값(DO, )과 현재(DO)값을 비교하여 변화가 없는 시점부터 3분간 유지되는 시간을 반응단계 종료(질산화와 탈질화의 정상적 처리) 하여 다음단계로 넘기도록 하였다. 이물질에 의해 센서측정이 곤란한 경우에 고정된 시간제어빙식으로 제어를 하고, 이러한 과정이 10회 이상 DO 상태값에 의한 제어가 안되는 경우 경보(알람)처리를 하고 시간제어방식으로 전환하도록 하였다.
  • 외부의 전원공급장치 (Power supply)를 통해 +24V, -24V 단자에 연결되어 IC1, DI, D2, LI, Rl, C5, 6, 7에 의해 DC +5V, -5V의 정전압을 만들어서 중앙처리장치와<그림 4>의 I/O 장치의 PCB에 공급하게 되어있다. U1 을 중심으로 세라믹 콘덴서 C8, 9, 10, 11, 12를 통해 RS232신호 변조로 외부기기와 통신할 수 있도록 하였다. J4는 프로그램 다운로드를 위한 단자이다.
  • 본 연구에서 개발한 모델은 유입수의 조건과 처리과정의 불규칙성을 관리자와 사용자가 쉽게 운영할 수 있도록 임베디드 마이크로프로세서에 의해 설계하였다. 따라서 사내 관리자, 위탁업체 관리자가 정기 점검시에 수질상태, 반응조 상태, 계절에 따라서 프로그램 변경을 하여 배출수 규정에 따라 운전을 할 수 있다.
  • 그러나 이러한 과정들을 효율적으로 제어를 하지 못하면 배출수의 상태가 매우 좋지 않아 하천오염에 심각한 문제를 발생하게 된다. 본 연구에서는 개발한 HANS-2005-1은 전문가에 의한 프로그램 방식에서 프로그램언어방식(BASIC 언어)으로 입력할 수 있어 누구나 쉽게 프로그램 변경과 시스템 확장 및 축소시 용이하게 접근할 수가 있도록 하였다. 안정성 면에서 보면 기존의 전자제어시스템은 중앙처리장치(CPU)를 중심으로 메모리, AD 컨버터, 통신 회로, I/O 회로가 구성이 되어있으나, 제품화된 Embedded system은 Embedded 칩 하나에 오수처리시설을 제어하는데 필요한 부가적인 회로가 모두 집적화 되어있다.
  • 센서의 이상발생으로 신호처리에 문제가 발생하면(정상적인 신호값이 출력이 안되는 경우) 고정된 시간제어 방식으로 운영하고 이러한 시간제어방식으로 10회 이상이면 20번 경보기가 동작하도록 하였다.
  • 처리) 하여 다음단계로 넘기도록 하였다. 이물질에 의해 센서측정이 곤란한 경우에 고정된 시간제어빙식으로 제어를 하고, 이러한 과정이 10회 이상 DO 상태값에 의한 제어가 안되는 경우 경보(알람)처리를 하고 시간제어방식으로 전환하도록 하였다.
  • SET는 버튼 5, 6, 7번을 사용할 수 있도록 한다. 자동은 오수처리시설의 각각의 펌프와 센서의 신호를 입력받아 정해진 프로그램과 설정된 값에 의해 자동으로 제어하도록 하였다.<표 1>은 HANS-2005-1 의 중앙처리용 PCB와 I/O PCB의 각 port와제어판넬과 시설물의 장치와 연결을 표현하였다.
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