대규모 제어 시스템의 에너지 절약과 예방보전 활동
대규모 제어 시스템의 대표적인 예로서 철강 압연 플랜트 제어 시스템은 제어계 네트워크에 고속, 대용량 네트워크인 TC-net 1G를, 정보계 네트워크로 1Gbps의 Ethernet을 적용했다. 이 시스템은 커먼 메모리 시스템으로 되어 있으며 레벨 0 기기(전동기, 구동 장치 등의 액추에이터, 센서 등), 레벨 1 컨트롤러, 레벨 2 계산기, I/O(입출력), HMI(휴먼 머신 인터페이스) 등의 모든 정보를 TC-net 1G로 공유한다.
플랜트 데이터 수집은 예전에는 각 제어 레벨에서 지정된 정보를 축적하는 것뿐이었지만 TC-net 1G에 접속된 플랜트 데이터베이스 시스템(PDS)은 조업, 제어, 품질 관련 모든 데이터를 장기간 보존한다. 보존된 데이터는 제품 품질이나 조업 조건 등에 따라 지정된 데이터 검색에 의해 쉽게 꺼낼 수 있으며 목적에 맞는 애플리케이션 패키지를 사용하면 플랜트의 소비 에너지 관리, 설비 가동 상태에 맞는 예방 보전에 활용할 수 있다.
전기 메이커는 주로 에너지 절약 기기를 통해 에너지 절약에 공헌해 왔다. 그러나 대규모 제어 시스템에 고속, 대용량 네트워크를 적용하거나 네트워크상의 프로세스 제어 모델을 포함하는 모든 데이터를 활용하면, 에너지 절약 기기 적용에서 설비 단위 및 공장 전체, 제철소 전체의 소비 에너지 최적화로 발전시킬 수 있다.
예를 들어, 제철소의 경우, 에너지를 최적화하기 위한 수단 중 하나로서 제철소 내의 자가발전설비를 효율적으로 적용하는 것을 고려할 수 있다. 이를 위해서는 가령 제철소 내 전원 계통에 축전지를 연결해 각 공장 전력 수요에 맞춰 축전지를 충전하는 방법이 있다.
그러나 제철소에서는 각 공장의 조업 상태에 따라 전력 사용량 변동이 커서 그 시각의 각 공장의 소비전력을 정확하게 예측하는 것은 곤란했다. 따라서 계약 전력 초과를 피하기 위해 잉여전력을 고려해 전력을 구매하는 경우가 많다.
그래서 가령 열간 압연 공정의 ECPS의 예와 같이 생산 계획에서 소비 에너지를 계산해 그 시각 이후 30분간 제철소 전체의 디맨드(최대 수요)를 예측한다. 이 디맨드 예측에 따라 계약 전력(매전), 자가발전량을 결정한다. 예측한 30분간, 실제 소비전력 상황에 의해 필요에 따라 축전지를 충·방전한다. 열간 압연 공장은 제철소 각 공장 중에서도 사용전력 변동이 큰 공장이므로 가령 제철소 전체의 전력 수요에서 차지하는 비율이 그다지 크지 않다고 해도 계약 전력 삭감을 기대할 수 있다.
*이 글은 계측자동제어학회 <계측과 제어>지에 게재된 도시바미쓰비시전기산업시스템 堀川 德二郞씨가 쓴 내용을 요약했습니다.
