개념 한 쪽
보일러 자동제어는 검출부·조절부·조작부로 구성되어 증기압력·수위·온도 등을 원하는 값으로 유지하는 시스템이다 제어 방식에는 비례, 적분, 미분처럼 출력이 연속적으로 변하는 연속동작과 온·오프나 2위치처럼 이산적 전환을 하는 방식이 공존한다 제어의 목적에 따라 어떤 물리량을 제어량으로 보고 이를 맞추기 위해 어떤 조작량을 움직일지 구분하는 것이 핵심이다
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「자동제어 기기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 동작형태 판별 | 1 | 연속동작인지 이산동작인지 구분하는 능력 평가 |
| 온도·온도조절 방법 판정 | 1 | 증기온도를 낮추는 방법의 적합성 판단 |
| 피드백 구성요소 식별 | 1 | 피드백 제어의 기본 구성요소 포함 여부를 식별 |
피드백 제어의 기본 3대 구성요소는 검출부(측정), 조절부(판단), 조작부(구동)이다 검출부는 센서로 현재 값을 측정하고, 조절부는 측정값과 설정값을 비교하여 제어 신호를 만든다 조작부는 밸브나 버너 등 실제 장치를 구동하여 제어대상에 영향을 주는 역할을 한다
자동제어의 동작 형태는 연속동작과 이산동작으로 구분된다 비례(P), 적분(I), 미분(D) 동작은 오차에 대해 연속적이고 부드럽게 출력이 변하는 연속제어 방식이다 반면 온·오프(2위치) 동작은 설정값을 기준으로 출력이 최대 또는 최소의 두 상태만 취하므로 이산적 동작에 해당한다
제어에서 '제어량-조작량' 관계를 명확히 하는 것이 중요하다 증기압력 제어는 보일러의 압력을 유지하기 위해 연료공급량과 연소용 공기량을 조작하는 방식이다 수위 제어는 증기발생량(부하)과 급수량의 균형을 맞추어 달성하므로 급수량이 직접적인 조작량이다 증기온도는 별도의 온도 제어 루프에서 전열량 조절 등으로 관리한다
자동제어 방법의 분류에서는 추치제어와 정치제어를 구분해야 한다 추치제어는 외란이나 설정값의 변화를 따라가는 성격을 가지며 추종제어·비율제어·프로그램제어 등이 여기에 포함된다 반대로 정치제어는 설정값을 고정하여 출력을 일정하게 유지하는 방식으로 추치제어에 포함되지 않는다
설계나 문제 풀이에서 핵심은 용어의 정확한 식별이다 연결동작 같은 비표준 용어는 제어의 기본 요소인 P·I·D와 구분하여 배제해야 한다 또한 제어 대상과 조작량을 혼동하지 않도록 '압력은 연료·공기', '수위는 급수'와 같은 간단한 대응을 의식적으로 기억하면 실수를 줄일 수 있다
보일러 압력 제어 문제에서는 '압력 제어 = 연료+공기 조절'을 기본 원리로 적용한다 압력이 떨어질 때 연료공급과 연소용 공기량을 함께 증가시키는 방식으로 보상한다는 설명을 예로 든다 동작형태 판별 문제에서는 비례·적분·미분을 연속동작으로, 온·오프(2위치)를 이산적 동작으로 구분하는 전형적 해법을 제시한다 수위 관련 문항에서는 수위 제어를 위해 급수량과 증기량(부하)의 관계를 따져 급수량을 주요 조작량으로 선택하는 방식으로 풀이한다
편차의 정(+), 부(-)에 의하여 조작 신호가 최대, 최소가 되는 제어 동작은?
정답 ④ · 편차의 부호에 따라 조작 신호가 최대 또는 최소가 되는 제어 동작을 묻는 문제이다. 온·오프 동작은 2위치 동작이라고도 하며, 편차가 정(+)이면 조작량이 최대, 부(-)이면 최소가 되는 이산적 신호로 전환하는 동작이다.
편차의 부호에 따라 조작 신호가 최대/최소로 전환되는 제어 동작은 온·오프 동작이다.
보일러 증기온도 조절 방법으로 부적합한 것은?
정답 ④ · 보일러 증기온도 조절 방법으로 부적합한 것을 찾는 문제이다. 증기온도 조절은 과열기의 열전달량을 변화시키는 방식으로 이루어지는데, 과열 저감기는 과열기에 닿는 연소가스의 양을 조절하고, 배기가스 재순환은 화염 온도와 복사 열전달을 변화시키며, 버너의 분무각도 변경은 화염의 위치와 열분포를 바꾸어 증기온도에 영향을 준다.
보일러 증기온도 조절 시 과열기 표면에 급수를 분사하는 것은 부적합한 방법이다.
피드백 제어(feedback control)에서 기본 4대 제어장치에 해당되지 않는 것은?
정답 ③ · 피드백 제어 시스템의 기본 구성 요소는 제어 대상의 상태를 파악하는 '검출부', 목표값과 실측값을 비교하여 조작량을 결정하는 '조절부', 조절부의 신호를 받아 실제 물리적 작용을 가하는 '조작부', 그리고 이를 적용할 '제어대상'입니다. '설정부'는 목표값을 부여하는 장치일 수 있으나, 자동제어의 핵심 4대 구성 요소(검출, 조절, 조작, 대상)에는 직접적으로 포함되지 않습니다.
피드백 제어의 기본 4대 요소는 검출부, 조절부, 조작부, 제어대상이며 설정부는 목표값 입력 장치로 핵심 구성 요소가 아닙니다.
에너지관리기능장 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.