자동제어기기의 구성과 점검

Control Devices and Inspection

검출-전송-조절-조작이 표준신호로 한 바퀴를 돌아요. 4-20 mA 대응이 기기 점검의 공통 언어예요. 제어기기 구성·점검 실무의 뼈대예요. 표준 전류신호 대응 관계를 조작하며 확인해 봐요.

제어는 네 기기의 릴레이 경주다

자동제어 한 바퀴는 네 기기가 신호를 이어 넘기며 돕니다. 검출기가 물리량을 재고, 전송기가 표준신호(4-20mA)로 바꾸고, 조절기가 편차를 보고 지령을 만들고, 조작기가 밸브를 움직입니다. 한 곳만 고장 나도 그 아래로 이상이 전파됩니다.

👀 각 기기가 하는 일

①검출기(센서): 온도·압력·유량·수위 같은 물리량을 감지

②전송기(트랜스미터): 측정값을 4-20mA·1-5V 표준신호로 변환·전송

③조절기(컨트롤러): 목표값과 비교해 편차 연산(PID) → 조작 지령 생성

④조작기(액추에이터·조절밸브): 지령대로 밸브·댐퍼를 실제로 움직임

한 단을 고장 내면 어떤 증상이 나올까

🔎 증상으로 고장 위치를 좁힌다

①검출기 고장: 지시값 자체가 실제와 어긋남 → 제어가 엉뚱한 방향으로 작동

②전송기 고장: 신호가 0(단선)·고정·서서히 드리프트 → 지시 급변 또는 먹통

③조절기 고장: 입력은 맞는데 출력 지령이 튄다 → 헌팅·발산·응답 없음

④조작기 고장: 지령은 정상인데 밸브가 안 따라감 → 편차가 계속 남음

무엇을 어떻게 점검하나

🧰 단별 점검 포인트

①검출기: 기준기(교정기)와 대조 교정, 오차·응답지연·부착상태 확인

②전송기: 영점(4mA)·스팬(20mA) 조정, 배선 단선·접촉불량·절연 점검

③조절기: 목표값·PID 파라미터·수동/자동 절환, 경보 설정 확인

④조작기: 밸브 스트로크(개도)·고착·누설, 공기압(포지셔너)·리밋스위치 점검

⚙️ 정상상태값과 대비해 판정

①표준신호는 4-20mA: 0%가 4mA, 100%가 20mA (1-5V로도 표현)

②지령 50%면 전송신호 12mA, 밸브개도 50%가 서로 일치해야 정상

③입력 신호와 출력 지령, 실제 밸브개도를 나란히 비교해 어긋난 단을 찾음

④정기점검·교정 주기를 기록으로 관리(교정성적서·점검일지)

핵심 관계

표준 전류신호

I = 4 + 16·PV - PV_minPV_max - PV_min

측정범위 0~100%를 4-20mA로 선형 변환

신호 대응

0% → 4 mA, 50% → 12 mA, 100% → 20 mA

영점 4mA·스팬 16mA, 단선 시 0mA로 검출

점검 원칙

입력신호 → 출력지령 → 밸브개도 일치 확인

상류부터 하류로 짚어 어긋난 단을 특정

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①자동제어 구성 4요소: 검출기 → 전송기 → 조절기 → 조작기

②표준신호 4-20mA(0~100%), 영점 4mA·스팬 16mA, 단선 시 0mA

③고장은 하류로 전파 → 증상으로 고장 위치를 역추적

④검출기=교정, 전송기=영점·스팬, 조절기=파라미터, 조작기=스트로크·고착 점검

⑤조작기(조절밸브)는 포지셔너·공기압·리밋스위치까지 함께 확인

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 자동제어계 신호전달 순서는? (답: 검출기→전송기→조절기→조작기)

②[기출유형] 계기 표준 전류신호 범위는? (답: 4-20mA)

③[기출유형] 조절 지령은 정상인데 밸브가 안 움직이면 고장 단은? (답: 조작기(조절밸브))

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