에너지관리기능사 자동제어의 종류 — 시퀀스·피드백과 조절부의 역할

시퀀스 제어는 보일러의 기동과 정지처럼 여러 동작을 미리 정해진 순서에 따라 한 단계씩 진행하는 제어다. 예비 송풍, 점화, 연료 공급, 부하 상승처럼 순서가 정해져 있고 그 순서를 자동으로 밟아 나간다. 반면 피드백 제어는 제어 결과가 원인 쪽으로 되돌아가 다음 동작에 반영되는 방식이다. 목표값이 시간에 따라 변하는 프로그램 제어나 목표값이 일정한 정치 제어는 시퀀스 제어와 다른 갈래다.

피드백 제어계는 역할이 나뉘어 연결된다. 검출부가 온도나 압력 같은 제어량을 재고, 비교부가 목표값과 비교해 편차인 동작신호를 만든다. 조절부는 이 동작신호를 받아 정해진 동작에 따라 조작부를 움직일 신호를 만들어 보낸다. 마지막으로 조작부가 밸브나 모터를 실제로 움직인다. 순서는 검출, 비교, 조절, 조작이며, 동작신호를 받아 필요한 신호를 만들어 조작부로 보내는 부분이 조절부다.

제어대상에 인위적으로 가하는 양을 조작량이라 한다. 제어량은 제어대상의 상태를 나타내는 온도·압력·수위 같은 값이고, 조작량은 그 값을 목표에 맞추기 위해 실제로 바꾸는 양이다. 보일러라면 연료 공급량이나 밸브 개도가 조작량이 된다. 목표값과 제어량의 차이는 제어편차이고, 조작량을 만들어 내는 신호는 제어동작신호다.

조절기는 작동 방식에 따라 전기식, 공기식, 유압식으로 나뉜다. 링크와 레버, 스프링 같은 기계 부품만으로 된 기계식은 신호를 연산하고 증폭하는 자동제어용 조절기로 보지 않아 이 분류에 들지 않는다. 신호를 전달하는 매체도 공기압식, 유압식, 전기식 세 가지가 기본이고, 팽창식은 온도에 따라 물체가 팽창하는 검출 원리와 이름이 비슷할 뿐 신호전달 방식의 분류가 아니다.

가장 단순한 제어는 온-오프 제어다. 제어량이 목표값에서 일정한 양만큼 벗어나면 밸브를 완전히 열거나 완전히 닫는 2위치 동작으로, 중간 위치가 없다. 비례동작이나 적분동작, 미분동작은 밸브를 중간 위치로 조금씩 조절한다는 점에서 온-오프와 다르다.