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에너지관리기사 열설비 · 자동제어기기의 구성과 점검

Control Devices and Inspection

자동 제어 한 바퀴는 검출기 → 전송기 → 조절기 → 조작기가 표준 신호(4 ~ 20 mA)로 신호를 이어 넘기며 돌고, 한 곳이 고장 나면 그 아래로 이상이 번진다. 네 기기의 역할, 고장 위치에 따른 증상과 역추적, 기기별 점검 포인트와 표준 신호 대응을 다룬다. 그림은 네 기기를 잇는 신호 체인이에요. 정상 · 검출기 고장 · 전송기 고장 · 조절기 고장 · 조작기 고장 버튼을 누르면 고장 난 단과 그 하류가 빨갛게 바뀌고, 아래 칸에 증상이 나와요.

제어는 네 기기가 신호를 이어 넘기는 일

자동 제어 한 바퀴는 네 기기가 신호를 이어 넘기며 돈다. 검출기가 물리량을 재고, 전송기가 표준 신호(4 ~ 20 mA)로 바꾸고, 조절기가 편차를 보고 지령을 만들고, 조작기가 밸브를 움직인다. 한 곳만 고장 나도 그 아래로 이상이 번진다.

👀 기기마다 하는 일
①검출기(센서)는 온도 · 압력 · 유량 · 수위 같은 물리량을 감지한다
②전송기(트랜스미터)는 측정값을 4 ~ 20 mA · 1 ~ 5 V 표준 신호로 바꿔 보낸다
③조절기(컨트롤러)는 목표값과 비교해 편차를 연산(PID)하고 조작 지령을 만든다
④조작기(액추에이터 · 조절 밸브)는 지령대로 밸브 · 댐퍼를 실제로 움직여요

한 단을 고장 내면 어떤 증상이 나올까

🔎 증상으로 고장 위치를 좁힌다
①검출기가 고장 나면 지시값 자체가 실제와 어긋나 제어가 엉뚱한 방향으로 움직인다
②전송기가 고장 나면 신호가 0(단선) · 고정 · 서서히 드리프트해 지시가 급변하거나 먹통이 된다
③조절기가 고장 나면 입력은 맞는데 출력 지령이 튀어 헌팅 · 발산 · 무응답이 생긴다
④조작기가 고장 나면 지령은 정상인데 밸브가 따라가지 않아 편차가 계속 남아요

무엇을 어떻게 점검하나

🧰 단별 점검 포인트
①검출기: 기준기(교정기)와 대조해 교정하고, 오차 · 응답 지연 · 부착 상태를 확인
②전송기: 영점(4 mA) · 스팬(20 mA) 조정, 배선 단선 · 접촉 불량 · 절연 점검
③조절기: 목표값 · PID 파라미터 · 수동/자동 절환, 경보 설정 확인
④조작기: 밸브 스트로크(개도) · 고착 · 누설, 공기압(포지셔너) · 리밋 스위치 점검
⚙️ 정상 상태 값과 견줘 판정
①표준 신호는 4 ~ 20 mA 이고, 0% 가 4 mA, 100% 가 20 mA 다(1 ~ 5 V 로도 나타냄)
②지령이 50% 면 전송 신호 12 mA, 밸브 개도 50% 가 서로 맞아야 정상이다
③입력 신호 · 출력 지령 · 실제 밸브 개도를 나란히 견줘 어긋난 단을 찾는다
④정기 점검 · 교정 주기는 기록(교정 성적서 · 점검 일지)으로 관리해요

핵심 관계

표준 전류 신호
I = 4 + 16·PV - PVminPVmax - PVmin
측정 범위 0 ~ 100% 를 4 ~ 20 mA 로 선형 변환
신호 대응
0% → 4 mA, 50% → 12 mA, 100% → 20 mA
영점 4 mA · 스팬 16 mA · 단선이면 0 mA 로 알아챔
점검 원칙
입력 신호 → 출력 지령 → 밸브 개도가 맞는지 확인
상류부터 하류로 짚어 어긋난 단을 찾는다

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①자동 제어 구성 네 요소는 검출기 → 전송기 → 조절기 → 조작기다
②표준 신호는 4 ~ 20 mA(0 ~ 100%)이고, 영점 4 mA · 스팬 16 mA, 단선이면 0 mA 다
③고장은 하류로 번지므로 증상으로 고장 위치를 거슬러 찾아요
④검출기는 교정, 전송기는 영점 · 스팬, 조절기는 파라미터, 조작기는 스트로크 · 고착을 점검한다
⑤조작기(조절 밸브)는 포지셔너 · 공기압 · 리밋 스위치까지 함께 확인해요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 자동 제어계의 신호 전달 순서는? (답: 검출기 → 전송기 → 조절기 → 조작기)
②[기출유형] 계기 표준 전류 신호 범위는? (답: 4 ~ 20 mA)
③[기출유형] 조절 지령은 정상인데 밸브가 움직이지 않으면 고장 난 단은? (답: 조작기(조절 밸브))

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