개념 한 쪽
자동화 시스템은 센서로부터 정보를 수집하고 네트워크를 통해 전달하며 프로세서와 조절계를 거쳐 작동을 제어하는 전체 체계를 이룬다. 본 개념에서는 자동화 5대 요소의 역할 구분, 조절계와 제어 동작의 종류, 응답의 분류 및 안전 차단 기능인 인터록의 의미를 정리한다.
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출제기준 단원 「자동제어의 응용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 자동화 5대 요소 구분 | 1 | 센서와 네트워크 등 요소의 기능을 구별하기 |
| 제어방식 분류 판단 | 1 | 목표값 변화에 따른 정치·추치 제어 구분하기 |
| 조절계 기능 정의 | 1 | 검출기 신호를 받아 조작부에 제어 신호를 보내는 장치 고르기 |
자동화 시스템의 기본 구성 요소는 센서, 네트워크, 프로세서, 액츄에이터(조작기), 하드웨어·소프트웨어 등으로 설명한다. 이 가운데 센서는 유량이나 물체 유무 등 공정 상태를 감지하여 전기 신호로 변환하고 프로세서에 정보를 전달하는 입력부 역할을 수행한다.
네트워크는 중앙컴퓨터와 여러 콘트롤러 간의 통신 회선 연결 배치 형태(성형, 환형 등)를 규정하며 장치 간 데이터 전달 경로 및 연결 방식을 나타내는 요소이다. 문제에서 연결 배치 형태와 통신 회선을 묻는 문맥에서는 네트워크가 정답이 된다.
조절계는 검출기(센서)가 지시하는 신호를 받아 목표값을 빠르고 정확히 따르도록 조작부에 제어 신호를 보내는 판단·출력 장치로 작동한다. 전송기는 신호를 전달하는 역할만 수행하고 조작기(액츄에이터)는 조절계의 신호를 받아 실제로 기계적 동작을 수행하는 구동 장치로 구분한다.
제어 동작에는 비례(P), 적분(I), 미분(D) 동작이 있으며 미분동작은 편차가 시간에 따라 변하는 속도, 즉 편차의 미분값에 비례하여 조작량을 변화시키는 동작을 의미한다. 비례는 현재 편차 크기에 반응하고 적분은 편차의 누적에 반응하는 점을 구분한다.
응답은 입력에 대한 출력의 시간적 변화를 의미하며 과도응답과 정상응답을 포함한 표준 분류는 과도·정상·인디셜로 구분한다. 계단 입력에 대한 인디셜 응답을 포함하여 비표준 용어인 '즉시응답' 등은 배제한다.
불연속동작은 출력이 이산적인 단계로 변하는 방식으로 대표적으로 2위치(온오프) 동작이 해당하고 비례·적분·미분 동작은 출력이 연속적으로 변화하는 연속동작이다. 인터록(Interlock)은 설비의 순서나 안전 조건이 충족되지 않을 때 작동을 정지시키는 안전용 제어 장치로서 선행 조건이 확보되지 않으면 후속 장치가 가동하지 못하게 차단하는 기능을 수행한다. 추치제어는 목표값이 시간에 따라 변화하거나 외부 영향에 민감할 때 목표값을 따라가며 제어하는 방식이고 정치제어는 목표값이 일정하게 유지되는 경우에 적용되는 방식으로 보일러 압력 제어나 탱크 액면 제어가 정치제어의 대표적 예이다.
문항에서 "공정의 유량을 감지하여 프로세서로 보내는 요소"를 묻는다면 센서를 정답으로 고른다. "중앙컴퓨터와 컨트롤러의 통신 회선 연결 형태"를 물으면 네트워크를 선택한다. "검출기 신호에 따라 목표값에 일치하도록 조작부에 신호를 보내는 장치"를 묻는 문항에서는 조절계를 선택한다.
미분동작을 묻는 문제는 '편차의 변화 속도에 비례'라는 문구가 포함된 보기를 골라야 하고, 불연속동작 관련 문제에서는 2위치 동작(온오프)을 답으로 선택해야 한다. 인터록 관련 문항은 '조건 불충분 시 작동을 정지'시키는 기능을 설명한 보기가 정답이 된다.
자동화 시스템에서 중앙컴퓨터와 여러개의 콘트롤러 간에 시스템 구성기기들과 통신회선을 연결된 배치형태에 따라 성형, 환형 등으로 구분하는 자동화의 5대 요소인 것은?
정답 ② · 문항은 중앙컴퓨터와 여러 콘트롤러 간 통신회선의 배치형태(성형, 환형 등)를 지칭하는 자동화의 요소를 묻고 있다. 통신 회선의 연결 방식과 토폴로지를 다루는 요소는 네트워크로, 배치 형태와 통신 경로를 규정하는 역할을 한다.
중앙 컴퓨터와 컨트롤러 간 통신 회선 연결 형태(성형, 환형 등)를 정의하는 자동화 5대 요소는 네트워크이다.
목표값이 시간의 변화, 외부조건의 영향을 받지않고 일정한 값으로 제어되는 방식으로 보일러, 냉난방장치의 압력제어, 급수탱크의 액면제어 등에 사용되는 제어는?
정답 ② · 문제는 목표값이 시간이나 외부 조건에 영향받지 않고 일정하게 제어되는 방식의 명칭을 묻고 있다. 목표값을 고정하여 항상 일정하게 유지하는 제어 방식은 정치(定値) 제어로, 보일러 압력 제어나 급수탱크 액면 제어처럼 설정값을 그대로 유지할 때 사용된다.
목표값이 외부 영향에 관계없이 일정하게 유지되는 제어방식은 정치 제어이며, 보일러 압력이나 탱크 액면 제어에 주로 사용된다.
자동화 시스템에서 공정처리 상태에 대한 정보 중 유량, 물체의 유무 등의 정보를 프로세서에 전달하는 제어부분인 자동화의 5대 요소 중 하나인 것은?
정답 ① · 문제는 자동화 시스템의 5대 요소 중 공정 상태 정보를 프로세서에 전달하는 부분을 묻고 있다. 유량이나 물체의 유무 등 상태를 감지하여 정보로 전달하는 역할은 센서가 담당한다.
공정 상태의 유량이나 물체 유무 등을 감지하여 프로세서에 정보를 전달하는 자동화 5대 요소는 센서입니다.
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