필터프레스 제어 및 관리 시스템
정용국*, 최영규**
한국교통대학교
Filter-press Control and Management system
Yong-Kuk Jung*, Young-Gyu Choi**
요 약
기존의 산업용 컨트롤러로 많이 사용되는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)를 사용할시 고비용과 유지보 수의 어려운 문제가 있었으며, 네트워크 구성이 쉽지 않았다. 따라서 필터프레스를 원격으로 제어 및 관리함 으로 생산성 향상, 유지보수 시간을 단축하고 다양한 스마트 기기(스마트 폰, 아이패드 등 태블릿 PC)를 활용 하여 원격 제어가 가능하며, 기존 PLC를 이용하여 제어하는 방식 보다 요지보수 및 성능향상이 가능한 필터 프레스 제어 및 관리 시스템을 개발하게 되었다.
ABSTRACT
Existing, widely used industrial controller programmable logic controller (PLC) using the high cost and maintenance was a difficult problem. In addition, the network configuration was not easy. Thus, the filter press by remote control and management to improve productivity and shorten maintenance time. Variety of smart devices (smart phones, iPad, tablet PC, etc.) Remote control is possible by utilizing the existing controlled by the PLC addresses maintenance and improved performance compared to that of possible filter press control and management system was developed.
Keywords : Filter, Press, Control, Management, Remote, Smart, Phone, Tablet
* 한국교통대학교 컴퓨터공학과 박사과정 ([email protected])
** 교신저자, 한국교통대학교 컴퓨터공학과 ([email protected])
접수일자：2012년 05월 04일, 수정일자 : 2012년 05월 31일, 심사완료일자：2012년 06월 13일
Ⅰ. 서 론
필터프레스(filter press)란 가압식 여과기(濾過 器)의 일종으로서 여과할 액체를 펌프로 압입하여 여과판에 붙어 있는 여과지 또는 여과포(濾過布)를 통하여 걸러내는 여과 장치를 뜻한다. 필터프레스
는 여과포 자동 세척장치, 여과판 자동이송장치, 케익 자동 탈리장치 등으로 구성되며, 식품, 제철, 염색, 섬유, 안료, 염료, 양조, 제련, 상하수도, 폐수 처리 등 액체속에 혼합되어 있는 어떠한 종류의 액상도 여액과 케익으로 분리시키는 용도로 사용 될 수 있다. 장점으로는 설치 면적당 여과 면적을 크게 취해 탈수율이 매우 좋다.[1]
그림 2. 필터프레스의 구조 Fig. 2 Filter Press’s structure
그림 1. 필터프레스의 동작 원리 Fig. 1 operation principle of a filter press
필터프레스는 작업자가 항상 운전 상태를 확인 하고 유지 보수가 발생하였을 때 필터프레스 제조 회사의 지원을 받아야 유지보수가 가능하였다.
이러한 문제를 해결하기 위해 필터프레스의 운 전 상태를 원격으로 제어 및 관리하여 생산성의 향상과 유지보수 기간의 단축, 원격 모니터링을 통 한 장비 운용 편의성의 증대를 목표로 필터프레스 제어 및 관리시스템을 개발하게 되었다.
Ⅱ. 제어 및 관리시스템 설계
1. 필터프레스 컨트롤러 설계
필터프레스는 그림 2와 같이 구성된다. 이송장 치는 Hydraulic Motor를 이용하여 압력을 발생시 키고, 솔레노이드 밸브를 이용하여 진행 방향을 결
정한다. 압착 동작은 클로즈(close), 탈리 동작은
오픈(open)으로 부른다. 압착의 한계는 압력 스위 치를 이용하여 측정하고, 탈리의 한계는 푸시스위 치를 이용하여 측정한다. 압착과 탈리 작업 시 한 계치 이상으로 압력 모터를 동작시키면 압력실린 더가 압력을 이기지 못하고 파손되고 인명피해 사 고까지 발생할 수 있다.
상기에 제약사항을 적용하여 필터프레스 컨트롤러 의 작동방식을 그림 3과 같이 설계하였으며, 또한 380ACV(R, S, T 3상) 전원을 제어하기 위해서 마그 네틱 스위치, 회로보호기, 노이즈필터, 릴레이 등을 사 용하여 그림 4와 같이 컨트롤러 판넬를 설계하였다.
그림 3. 필터프레스 컨트롤러 순서도 Fig. 3 Filterpress controller flowchart
그림 4. 필터프레스 판넬 설계 Fig. 4 Fillterpress Panel Design
2. 원격 제어 및 관리시스템 설계
필터프레스의 컨트롤러를 위하여 사용된 산업용 PC를 미들웨어로 활용하여 웹 서버를 구동한다.
웹 서버는 아파치를 사용하여 구축하고 JSP로 프 로그래밍 하였다.
필터프레스 컨트롤러의 프로그램은 C언어로 작 성되며, 원격제어 및 모니터링은 모바일 웹(JSP)로 구현되기 때문에 이들 간의 인터페이스가 설계 되 었다.
그림 5. 원격제어 및 관리시스템의 구성도 Fig. 5 Configuration of the remote control and
management system
Ⅲ. 제어 및 관리시스템 구현
1. 필터프레스 컨트롤러 구현
컨트롤러는 감압식 터치판넬이 부착된 Windows XP 기반의 산업용 PC를 이용하였고, 제어 신호의 수신 및 전송을 위해서는 ISO 15735 표준 규격을 갖춘 ㈜크래비스 사의 FnlO S-Series 필드버스 (Fieldbus) 제품을 사용하였다.
디지털 입력을 위해서 ST-122F와 릴레이 출력 을 위하여 ST-2748을 사용하였으며, NA-9189를 사용하여 네트워킹이 가능하도록 구성하였고 그림 6과 같이 제작하였다.[2]
그림 6. 필터프레스 판넬 제작 Fig. 6 Filterpress Panel making
2. 원격 제어 및 관리시스템 구현
JSP를 사용한 모바일 웹페이지를 제작하였으며, 아이폰(3, 4, 4S), 안드로이드폰(갤럭시 S2 등), 아 이패드 등 이기종의 브라우저에서 페이지를 표현 할 수 있도록 웹 호환성을 위하여 전자정부 웹호 환성 준수지침에 따라 구현하였다.[5]
세부 동작은 다음과 같이 구현하였다.(그림 7 참조)
1) MODE SELECT: 수동 또는 자동 운전 모 드를 선택한다.
2) AUTO MODE: 자동 운전 CYCLE 시작 또 는 CYCLE 자동 진행을 중지 기능이다.
3) SHIFT MODE-ON: AIR BLOW 완료 후 자동으로 SHIFTEER 동작을 진행한다. 상시 ON 되어 있다.
4) SHIFT MODE-OFF: AIR BLOW 완료 후 SHIFTEER 의 동작을 일시 정지한다. SHIFT ON 을 누르면 동작한다.
그림 7. 필터프레스의 원격제어 세부 동작 구현 Fig. 7 Remote control display
Ⅳ. 동작 및 검증
동작 검증을 위하여 연구용으로 제작된 필터프 레스에 그림 5와 같이 판넬을 부착하고 산업용 PC를 이용한 동작, 모바일 웹 페이지를 통한 동작 을 확인하였다.
또한 그림 8과 같이 아이폰, 아이패드, 갤럭시 스마트폰을 사용하여 제어 및 모니터링 되는 것을 확인하였으며 안전장치인 압력 스위치, 푸시 스위 치 입력에 따라 압력 모터의 정지를 확인하였다.
그림 8. 기능 테스트 Fig. 8 Function test
Ⅴ. 결 론
기존의 PLC 제어 방식의 한계를 벗어나고 다양 한 스마트 기기(스마트폰, 태블릿)를 통하여 원격 제어 및 관리가 가능함을 확인하였다. 이러한 필터 프레스 제어 및 관리시스템을 사용하여 공정의 효 율성 향상, 안전한 운전 수행, 인건비 절감을 할 수 있을 것으로 예상되며 제품의 오류로 인하여 A/S 발생 시 빠른 원인 파악과 신속한 AS 처리로 고객 만족도 향상을 기대할 수 있다.
다양한 분야에서 필터프레스의 사용을 기대할 수 있게 되었다.
그러한 예로,
1) 환경폐수처리 분야: 하수종말처리장 및 산 업 폐수장 슬러지 여과설비
2) 정수처리 분야: 상수도 정수처리공정 슬러 지 여과설비
3) 일반산업 분야: 음료 및 주류 제조업체, 제 약회사 등에서 최종처리공정
등이 있을 것이다.
기술적으로 작업자가 유해가스, 유해환경에 노 출되어 기기대비 성능저하제품으로 생산하던 제품 을 대체하여 자동화 운영이 가능하게 되었다. 그동 안 적용하지 않았던 새로운 분야에 적용됨으로서 새로운(신소재) 제품과 개선된 높은 품질의 생산을 기대할 수 있다.
향후 계획으로 시스템의 규모가 커질 수 있으므 로 통합 관제 센터 개념의 인프라 구축이 필요할 것으로 예상되어 진다. 이에 따른 서버, 스토리지, 네트워크 장비의 도입이 필요할 것이며 시스템의 정확한 아키텍처 설계와 구축이 필요할 것이다.
또한, 작업자의 인명 피해가 발생할 수 있는 경우가 있으므로 보안의 강화가 필요하며 특히, 허 가 되지 않은 사용자의 접속 가능 및 보안 문제로 필터프레스 내부에 장착된 무선인터넷 안테나의 범위에서만 접근이 허용되도록 하였으나 추후에 보안성을 향상 시켜 거리 제한 없는 제어 및 관리 가 가능한 시스템을 개발이 필요하다.
후 기
본 연구는 2011년 중소기업청 산학연협력 지원 사업(공동기술개발사업) 결과임.
참 고 문 헌
[1] 이상수, “필터프레스를 이용한 하수슬러지 탈 수의 최적 응집 조건 결정 연구”, 석사학위 논문, pp. 13-14, 2009
[2] MODBUS-TCP(NA-9189), ST-122F, ST -2748 Datasheet((주)크래비스)
[3] 김상형, 안드로이드 프로그래밍 정복 1, 한빛 미디어, 2011
[4] 윤덕용, AVR ATMEGA 128 정복, OHM, 2006
[5] 전자정부 웹 호환성 준수지침, 행정안정부 고 시 제2010-40호
저자약력
정 용 국(Yong-Kuk Jung) 정회원 2004.2 충주대학교 컴퓨터공
학과 학사
2011.2 충주대학교 컴퓨터공 학과 석사
2012.8 한국교통대학교 컴퓨 터공학과 박사 재학중
<관심분야> IT convergence System Design
최 영 규(Young-Gyu Choi) 정회원 1983.2 청주대학교 전자공학
학사
1986.6 중앙대학교 전자공학 석사
1995.8 청주대학교 전자공학 박사
1991~ 현재 한국교통대학교 컴퓨터공학과 교수
<관심분야> IT convergence System Design
